材料科学基础自学计划

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1、《材料科学基础》教学大纲四年制本科材料科学与工程专业用80学时4学分一、课程性质和任务《材料科学基础》是材料科学方法与工程专业一级学科公共主干课，是介于一般基础课与专业课之间的专业基础课。本课程将系统全面介绍材料科学的基础理论知识，诸如固体材料的结合键，材料的结构与性能，材料中的扩散，材料的相变，材料的塑性变形与强化，以及材料科学研究方法等，将金属材料、无机非金属材料、聚合物材料紧密地结合在一起，使学生更好地把握材料的属性，熟悉材料的共性，为后继课程的学习、进一步深造和从事科技工作奠定基础。二、课程学习的目标和基本

2、要求：1．对能力培养的要求通过学习，要求学生掌握材料组织结构—成分—工艺—性能相互关系的基本规律和基本理论，深入理解材料组织结构—成分—工艺—性能相互关系，培养学生应用所学的知识，分析、解决材料研究、开发和使用中实际问题的能力。初步掌握材料科学研究的思路和方法，为后续课程的学习和进一步深造奠定理论基础。2．课程的重点和难点本课程重点是料组织结构—成分—工艺—性能相互关系的基本规律和基本理论，如材料结构与缺陷，材料凝固与相图，塑性变形与强韧化等，并能应用所学的理论分析和解决实际问题。难点是材料结构，位错理论，合金凝固

3、，二元相图，三元相图，材料强韧化，晶体塑性变形等，3．先修课程及基本要求无机化学、物理化学、材料力学三、课程内容及学时分配• 教学基本内容第一章材料的结构（22学时）1.1晶体学基础1.2常见的晶体结构1.3固溶体的晶体结构1.4金属间化合物的晶体结构1.5硅酸盐结构1.6非晶态固体结构1.7固体的电子能带结构理论1.8团簇与纳米材料结构1.9准晶结构本章重点：• 结晶学基础知识(晶体的概念与性质、晶体宏观对称要素、晶体定向、• 单位平行六面体的划分、配位数与配位多面体的概念、鲍林规则)。• 常见材料的结构理论与模

4、型（常见无机化合物的晶体结构、硅酸盐晶体结构分类及特征、固溶体晶体结构类型及影响因素、缺陷化学反应表示法、金属间化合物的结构类型及影响因素，玻璃的结构）。• 给定条件下晶胞参数和堆积系数的计算、硅酸盐玻璃4个基本结构参数计算。• 固体的电子能带结构理论及应用本章难点：晶体的微观对称要素、晶体定向与晶面指数、晶向指数的确定晶体极射赤平投影、缺陷化学反应方程、硅酸盐晶体结构固体的电子能带结构。第二章晶体缺陷（8学时）2.1点缺陷2.2位错的结构2.3位错的运动2.4位错的应力场2.5位错与晶体缺陷的相互作用2.6位错的

5、增殖、塞积与交割…．2.7实际晶体中的位错本章重点：• 位错基本概念和类型，位错的应力场，位错间的交互作用，位错的起源与增殖、位错的塞积、位错的交割、位错反应。• 实际晶体中的位错；有序结构中的位错；离子晶体的位错；面心立方晶体的位错反应。本章难点：位错的概念；位错反应；实际晶体中的位错。第三章固体中的扩散（5学时）3.1扩散的宏观规律3.2扩散的微观机制3.3扩散系数3.4扩散的热力学分析3.5反应扩散3.6离子晶体中的扩散本章重点：扩散定律（扩散第一、二定律）及其应用，影响扩散的因素。本章难点：扩散的热力学分析

6、，离子晶体的扩散。第四章纯质材料的凝固（4学时）4.1结晶的基本规律4.2晶核的形成与长大4.3结晶动力学4.4结晶生长形态4.4结晶后的晶粒大小及其内部结构缺陷本章重点：形核与长大，形核的热力学分析本章难点：形核的热力学分析第五章相平衡与相图（6学时）5.1相与相平衡5.2匀晶相图及其凝固过程5.3共晶相图及其凝固过程5.4包晶相图及其凝固过程5.5其他类型二元相图5.6二元相图的分析与应用5.6fe-c合金相图5.7相图的热力学解释本章重点：三种基本类型相图，平衡凝固过程和非平衡凝固过程，杠杆定律的应用，fe-

7、c合金相图。本章难点：杠杆定律，相图的热力学第六章三元相图（6学时）6.1三元相图的几何规则6.2三元匀晶相图6.3固态互不溶解的三元共晶相图6.4固态有限溶解的三元共晶相图6.5三元相图中的四相平衡6.6三元相图的实例分析本章重点：三元合金成分表示法，直线法则，重心定律，三元共晶相图，三元相图的实际应用。本章难点：固态有限溶解的三元共晶相图，三元相图的实际应用。第七章合金的凝固（5学时）7.1合金凝固时溶质的重新分布7.2凝固过程中的成分过冷7.3凝固技术7.4合金铸锭组织与缺陷本章重点：溶质重新分布，成分过冷本

8、章难点：溶质重新分布，成分过冷第八章固体材料的界面（4学时）8.1晶体表面8.2界面结构8.3晶界能量8.4晶界平衡偏析8.5晶界迁移8.6相界面8.7界面能与显微组织形貌本章重点：晶界结构与性质，相界结构与性质，界面能量本章难点：晶界结构第九章固态反应与固态相变（6学时）9.1固相反应及其动力学特征9.2固相反应动力学方程9.3影响固相反应的因素9.4固态