材料科学与研究方法教学大纲

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1、材料科学与研究方法（MaterialsScienceandResearchMethod）课程编号：07111060学分：2学时：30（其中：讲课学时：26实践学时：4上机学时：0）先修课程：材料科学基础适用专业：金属材料工程，无机非金属材料工程，高分子材料工程，材料成型与控制，冶金工程教材：《材料科学研究方法》,戴起勋,赵玉涛等编著，国防工业出版社，2004开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：该课程作为材料类各专业的专业基础教学知识平台之一设置。该课程体系的目的是使材料类各专业及相关专业的学生对材料科学与工程学科的内在科学规律和发展趋势有一个宏观的认识，对材料的研究开发思

2、路和各种方法有一个科学辨证的概念，进一步激发学生的学习积极性和创新精神，为以后各有关课程的学习打下良好的基础。本课程基本的任务是：1、了解材料科学与工程学科的历史、地位、作用；2、掌握现代材料研究和技术开发工作的基本方法、基本过程、基本思路和基本分析手段；3、从宏观到微观比较深入地了解各类材料的共同特点与共同的效应；4、树立材料的成分、结构、加工制备、性质、使用功能和环境间的系统工程概念；5、培养学生一种对材料科学的创新思维、材料研究创新活动的科学方法及材料研究创新成果的分析能力。二、课程的基本内容及要求：第1章材料科学发展史1、教学内容材料科学在人类历史发展各个阶段的状况及成就，石器

3、时代，青铜时代，铁器时代，近代和现代的几次工业革命中材料的发展与对促进生产力的作用，特别着重近代和现代时期的材料发展情况。2、基本要求34了解材料学科的发展史及在人类发展的历史进程中的作用，了解自然科学的各种研究方法在材料科学中的应用。第2章材料科学共性1、教学内容全材料科学的形成过程材料学科的细分化到综合、材料学科的交叉和渗透、材料科学与工程的形成；材料科学与工程学科的地位和特点；材料科学的共性规律晶体学结构规律、材料缺陷与断裂强度、材料的相变原理、材料的形变与断裂规律、材料的强韧化原理；材料的共同效应界面效应、表面效应、复合效应、形状记忆效应、动态效应、环境效应和纳米效应。2、基本

4、要求掌握金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等三大类各类材料组织、性能和应用的主要特点及其共同的特性。了解三大材料的交叉与融合这一现代科学研究发展的特点；了解研究方法的创新、数学理论和计算机技术的发展在新材料、新技术开发中的作用。熟悉形成现代材料科学与工程大学科的基础。第3章材料研究基本方法1、教学内容重点介绍材料研究的自然科学基本方法、特点及应用类比法、归纳法、演绎法、移植法、组合法、系统分析法、黑箱法、相关法、数学方法、模型法等。2、基本要求全面了解材料研究的自然科学基本方法，重点掌握归纳法、演绎法、模型法、系统法等。第4章材料结构设计与系统分析1、教学内容材料结构的基本特性可

5、分与穷尽、转变与守恒、表象与真实、量变与质变；材料性能的基本特性现象与本质、区分与联系、复合与转换、主要与次要等；材料结构的稳定性；材料结构的测定与表征；材料结构的设计与控制；结构与性能的系统分析方法；材料结构的自组织；材料结构的仿生研究；材料过程的基本原理和材料过程的能量分析方法。2、基本要求认识材料结构与性能是材料体系中直接相关的问题，是材料科学中的核心。掌握各类材料的基本结构及其变化规律、材料性能的基本特性、结构与性能的系统分析方法。掌握材料过程的基本原理、分析方法及评价参量。第5章材料使用与环境评价方法1、教学内容材料与环境、资源的关系34材料生产对环境和资源的影响、生态环境材

6、料与能源材料、材料流理论；材料环境协调性评价与设计材料环境协调性评价、材料环境协调性设计、生态环境材料设计的原则、金属材料的环境协调性设计、非金属材料的环境协调性设计、环境协调性产品的设计；材料环境适应性评估材料工况环境适应性评估、材料自然环境适应性评估。2、基本要求增强现代材料发展的环境因素意识，重视材料的资源和环境污染的问题。掌握材料环境协调性评价与设计的基本方法与思路。第6章材料计算设计与方法1、教学内容材料设计概述定义、发展、范围、层次、任务；材料设计的主要途径与方法从相图角度进行设计，从数量冶金学角度进行设计，基于量子理论的设计，基于物理、数值模拟的设计，多尺度材料模型与计算

7、设计；材料设计的主要技术；数学方法在计算设计中的应用有限元法、遗传算法、分形理论等；材料计算设计实例复合材料的可设计性与研究方法，超硬材料计算设计，工程应用层次的材料计算设计。2、基本要求掌握材料设计的基本概念，要认识到材料科学从经验科学逐步走向理性科学，很重要的发展方向是模拟设计和计算设计。了解各种数学方法在计算设计中的应用，了解国内外在模拟设计方面取得的主要成果，了解材料计算设计领域的研究动态。第7章材料物理模拟与数值模拟1、教学内容模型化