功能材料课程教学大纲

功能材料 课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；功能材料；材料物理与材料化学专业；专业必修课；54学时，3学分（二）课程简介、目标与任务； 功能材料具有很强的理论性和应用性。本课程除了要求学生了解所学功能材料外，还要掌握材料学基础知识，重点在于如何将所学理论知识运用到实际的功能材料中去，并了解相关功能材料的结构，性能与制备及其之间的关系。（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；先修课程要求：材料学科的基础课程，如材料科学基础，金属物理，扩散与相变等；这些先修课程介绍材料学里的最基础理论知识，本课程则深入介绍这些基础理论知识在实际功能材料中的应用（四）教材与主要参考书 功能材料学概论 冶金工业出版社，2006年，马如璋，蒋民华，徐祖雄磁学基础与磁性材料 浙江大学出版社，2006年，严密，彭晓领超导物理基础 北京大学出版社，1997年，伍勇，韩汝珊功能材料与纳米技术化学工业出版社，2002年，李玲，向航块体非晶合金 化学工业出版社，2007年，惠希东，陈国良形状记忆合金 中国科学技术大学出版社，1993年，杨杰，吴月华金属氢化物的性质与应用 1986年，大角泰章 著，吴永宽，苗艳秋 译二、课程内容与安排第一章 绪论第一节 概述第二节 功能材料的概念及分类第三节 功能设计的原理和方法第四节 功能材料的现状及发展趋势（一）教学方法与学时分配讲授，2学时（二）内容及基本要求主要内容：功能材料的概念，分类； 功能显示过程，一次功能材料；二次功能材料【掌握】：功能材料的概念【了解】：功能材料分类，功能显示过程第二章 磁性材料第一节 铁磁学基础第二节 软磁材料第三节 永磁材料（一）教学方法与学时分配讲授，10学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 物质磁性的分类2. 磁化过程与技术磁参量3. 电工纯铁，硅钢；坡莫合金4. FeNiAl和AlNiCo合金5. Nd-Fe-B材料【重点掌握】：1. 磁畴的运动与磁化过程2. 电工纯铁的磁时效，微观组织的变化如何影响磁性能3. 成分和微观组织的变化对硅钢软磁性能的影响4. 成分和微观组织的变化对坡莫合金性能的影响5. 磁场热处理如何影响永磁合金（FeNIAl和AlNICo）的性能【掌握】：基本概念和定义：磁化强度，磁感应强度，磁化率，磁导率，磁化曲线和磁滞回线，磁致伸缩，磁晶各项异性，矫顽力，磁损耗，磁能积；软磁材料的性能要求；永磁材料的性能要求【了解】： 磁性的起源；磁性材料的稳定性；Fe-Al和Fe-Co系软磁合金；矩磁合金和恒磁合金【一般了解】： 铁氧体软磁材料；铁氧体永磁材料【难点】：成分，微观组织对磁性能的影响及提高磁性能的途径第三章 超导材料第一节 超导发展简史第二节 超导体的基本物理性质第三节 传统超导体的超导电理论第四节 两类超导体第五节 超导隧道效应第六节 超导体的种类及高Tc的追求第七节 几种超导材料（一）教学方法与学时分配讲授，16学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 超导体基本物理性质2. 传统的超导理论3. 第一类超导体，第二类超导体4. 单电子隧道效应，约瑟夫森效应5. 实用超导材料【重点掌握】：1. 零电阻性质，迈斯纳性质2. 第二类超导体的磁化强度与磁感应强度随外磁场的变化3. N-I-S，S-I-S单电子隧道效应的隧穿过程4. NbTi，Nb3Sn超导电力材料的性能与制备5. Pb隧道结的制备及提高热循环性能的方法及方法【掌握】：零电阻性质的关键参数；超导体与电阻为零的理想导体的区别；同位素效应及其意义；库柏电子对；穿透深度，相干长度；超导电力材料的基本要求；提高NbTi合金稳定性的方法【了解】： 超导的发现与低温下电阻变化的争端；传统超导体的超导电理论；高温氧化物超导体；超导材料临界温度的发展历史【一般了解】： 低温的获得，超导量子干涉器件的应用【难点】：第二类超导体NbTi，Nb3Sn制备方法的区别第四章 形状记忆合金第一节 概述第二节 形状记忆合金的特性第三节 形状记忆效应的机理第四节 形状记忆合金的种类第五节 形状记忆合金的应用（一）教学方法与学时分配讲授，8学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 形状记忆特性2. 三类形状记忆效应3. 热弹性马氏体相变4. NiTi基形状记忆合金【重点掌握】：1. 热弹性马氏体相变的主要特征2. 热弹性马氏体相变和非热弹性马氏体相变的区别3. 形状记忆合金宏观形变及恢复对应的微观的原子迁移过程4. NiTi基形状记忆合金的形状记忆处理5. 成分及热处理制度对NiTi基形状记忆效应的影响【掌握】：马氏体相变中基本概念；热滞后；相变伪弹性与形状记忆效应的关系；NiTi合金中，R相变的特点及其应用；铜基形状记忆合金的记忆处理【了解】： 形状记忆合金的大致发展历史；铁基形状记忆合金；形状记忆合金的应用【难点】：形状记忆合金宏观形变与恢复如何与微观的原子迁移相对应第五章 储氢合金第一节 储氢方法及其材料特性第二节 金属氢化物储氢原理第三节 储氢合金材料第四节 储氢合金金属氢化物的应用（一）教学方法与学时分配讲授，6学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 金属储氢原理2. 稀土系储氢合金3. 镁系储氢合金4. 钛系储氢合金5. 储氢合金金属氢化物的应用【重点掌握】：1. 金属吸氢，释氢过程(P-C-T图)2. 稀土系储氢合金的特点及储氢特性的改善【掌握】：其它储氢方法；镁系储氢合金特点【了解】： 钛系储氢合金；储氢合金金属氢化物的应用【难点】：不同储氢合金体系的储氢特点第六章 纳米材料第一节 纳米材料和纳米科技简介第二节 纳米粉体材料第三节 块体纳米材料（一）教学方法与学时分配讲授，6学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 纳米材料的基本性质2. 纳米粉体材料3. 块体纳米材料【重点掌握】：1. 纳米粉体的热学特性及光学特性2. 块体纳米材料的力学性能【掌握】：纳米粉体材料的制备方法；块体纳米材料的制备方法【了解】： 纳米材料及纳米科技【难点】：块体纳米材料独特力学性能的理论解释第七章 非晶态合金第一节 非晶态合金的概念第二节 非晶态合金的性能，制备及应用（一）教学方法与学时分配讲授，6学时（二）内容及基本要求主要内容：1. 非晶态合金的结构2. 径向分布函数，双体分布函数3. 非晶态合金的制备，性能