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1、课程教案学院：材料与能源系、所：金属材料工程系授课教师：揭晓华课程名称：《材料科学基础》课程学时：90学时2005年9月6日28第页，共页绪论教学目标或要求：《材料科学基础》是材料科学与工程、材料加工与控制等各专业一门重要技术基础课。材料科学是研究材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间关系及变化规律的一门科学。材料科学基础的任务是根据工程和科学技术发展的需要设计研制新型工程材料；解决材料制备原理和工艺方法，获取可供使用的工程材料；解决材料在加工和使用过程中组织结构和性能变化的微观机理，从中

2、找出合宜的加工工艺、强化工艺和延寿措施；创新测试材料成分、组织结构和性能的方法，完善测试技术；合理地选择和使用工程材料。本课程的任务是向学生较全面系统地介绍物理冶金原理，注意材料的共性与个性的结合，实现多学科知识的交叉与渗透。学习本课程的目的是为后续专业课打下牢固的基础，同时为将来从事材料的研究与开发打下坚实的理论基础。教学重点和难点1．教学重点：1.典型金属的晶体结构。2.晶体缺陷3．凝固理论应用4．铁碳相图及其应用5．三元相图的应用6．塑性变形后的组织与性能7．再结晶2．教学难点：1．如何使

3、学生理解晶体中的缺陷及其行为3.凝固理论，特别是非平衡凝固理论。4．铁碳相图的分析尤其是合金的凝固工程分析5．三元共晶相图的分析6．塑性变形中的位错强化机制7．再结晶机制教学手段与方法：课堂讲授，结合多媒体教学。教学内容：材料科学基础包含绪论、材料的结构、晶体缺陷、结晶理论、二元相图（含铁碳相图）、三元相图、塑性变形理论、再结晶理论、固态相变等九部分。纵观材料科学基础所含内容可知，该课程内容较为庞杂。具有三多的特点；即所谓内容头绪多、原理规律多（涉及原理、规律几十个）、概念定义多（名词、定义近3

4、00个），由于该课程具有上述特点，加之有些微观结构看不见、摸不到，而且课程内容枯燥、乏味，因此，教师感到难教，学生感到难学。28第页，共页本课程推荐参考书目：1刘智恩.材料科学基础.西北工业大学出版社.20032赵品.材料科学基础教程.哈尔滨工业大学出版社.20023石德柯.材料科学基础.机械工业出版社.19994胡赓祥.材料科学基础.上海交通大学出版社.20025徐恒钧.材料科学基础.北京工业大学出版社.2001.28第页，共页第一章材料的结构（6h）教学目标或要求：使学生们掌握三大固体材料的

5、结构特点、性能特点，建立材料结构与性能之间的关系。教学重点和难点教学重点1．典型金属材料的晶体结构；2.金属材料的结构与性能的关系；3高分子材料及陶瓷材料的结构及性能特点。教学难点1．金属材料的晶体结构；2．密勒指数及其作图教学手段与方法：讲授与讨论相结合。运用多媒体教学。教学内容：1.1晶体学基础1.1.1空间点阵和晶胞具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。<晶胞、晶轴和点阵矢量根据6个点阵参数间的相互关系，可将全部空间点阵

6、归属于7种类型，即7个晶系。按照"每个阵点的周围环境相同"的要求，布拉菲（BravaisA．）用数学方法推导出能够反映空间点阵全部特征的单位平面六面体只有14种，这14种空间点阵也称布拉菲点阵。布拉非点阵晶系布拉非点阵晶系简单三斜三斜简单六方六方简单单斜底心单斜单斜简单菱方菱方简单正交底心正交体心正交面心正交正交简单四方体心四方四方简单立方体心立方面心立方立方1空间点阵1）如果说某一种材料是晶体，其基本的特征是：组成该材料的内部的微观粒子(原子,分子,离子等)在三微的空间做有规则的周期性的排列。

7、2）这种排列的规律决定了材料的性能。2晶胞1晶胞定义晶胞：单位格子圈出的晶体结构.即将单位格子中的格点换成基元该格子就成为晶胞.2晶格常数3棱间夹角2.1.3晶体的对称性2.2金属的晶体结构28第页，共页2.2.1三种典型的金属晶体结构面心立方结构A1或fcc、体心立方结构A2或bcc和密排六方结构A3或hcp三种。2.3合金相结构固态下所形成的合金相基本上可分为固溶体和中间相两大类。2.3.1固溶体固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶人其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合的固态溶体，

8、它保持着溶剂的晶体结构类型。1.置换固溶体2.间隙固溶体3.固溶体的微观不均匀性4.固溶体的性质2.3.2中间相中间相可以是化合物，也可以是以化合物为基的固溶体1.正常价化合物2.电子化合物3.原子尺寸因素有关的化合物4.超结构(有序固溶体)5.金属间化合物的性质和应用1.4离子晶体结构陶瓷材料属于无机非金属材料，是由金属与非金属元素通过离子键或兼有离子健和共价键的方式结合起来的。陶瓷的晶体结构大多属离子晶体。2.5共价晶体结构元素周期表中Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ族元素、许多无机非金属材料和聚合物都是共价键