材料科学基础课程教学大纲

1、材料科学基础课程教学大纲课程名称：材料科学基础英文名称：Fundamentals of materials Science课程编号：X2010441学 时 数：80其中实验（实训）学时数：8 课外学时数：学 分 数：5.0适用专业：材料科学与工程（材料加工工程方向）、材料成型及控制、金属材料工程、材料化学一、课程的性质和任务本课程是材料与冶金学院各专业的一门重要专业基础课，主要研究材料的组成、结构与性能之间的相互关系和变化规律，比较全面系统地介绍材料的微观结构、晶体缺陷、固体中的扩散、变形与再结晶、相图及凝固、材料的亚稳态等，着重于基本概念和基本理论，强调科学性、先进性和实用性。通过本课程的教

2、学，使学生获得材料科学的基本概念、基本理论等知识，培养学生分析解决生产实际问题的能力，进行新材料、新工艺研究开发的初步能力。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点固体结构（1）基本要求 掌握晶体的空间点阵、晶胞、晶向和晶面指数、晶体的对称性等结晶学基础知识，了解32种点群和230种空间群等。掌握三种典型的金属晶体结构、合金相结构、离子晶体结构和硅酸盐晶体结构，了解共价晶体结构。（2）重点、难点重点：结晶学基本原理及典型的金属晶体、合金相、离子晶体结构。难点：空间点阵、非化学计量化合物和鲍林规则。（3）教学内容晶体学基础；金属的晶体结构；合金相结构；离子晶体结构；共价晶体结构；聚合物晶体结构。2

3、、晶体缺陷（1）基本要求 掌握各种晶体结构缺陷的基本类型、形成规律。了解点缺陷的平衡浓度、柏氏矢量。（2）重点、难点重点：热缺陷、位错的基本类型和特征及表界面。难点：缺陷反应。 （3）教学内容点缺陷；线缺陷；表面及界面。3、固体中的扩散（1）基本要求掌握化学扩散、自扩散、稳态扩散和非稳态扩散、扩散激活能、扩散系数和影响扩散的因素。了解菲克第一定律、第二定律的应用范围和扩散机制等。（2）重点、难点重点：基本概念、扩散激活能、扩散系数和影响扩散的因素。难点：第二定律的应用。 （3）教学内容表象理论；扩散的原子理论；扩散激活能；影响扩散的因素；反应扩散；离子晶体中的扩散。4、材料的变形和再结晶（1）

4、基本要求掌握单晶体塑性变形的基本方式、产生条件，多晶体塑性变形的特点、塑性变形对组织及性能的影响，了解合金的塑性变形。掌握冷变形金属在加热时组织和性能的变化及影响再结晶后晶粒大小的因素，了解金属的热加工、动态回复与动态再结晶。（2）重点、难点重点：单晶体塑性变形的基本方式、产生条件，变形对组织及性能的影响，冷变形金属在加热时组织和性能的变化。难点：回复与再结晶机制。 （3）教学内容弹性和粘弹性；单晶体的塑性变形；多晶体的塑性变形；变形后的组织与性能；合金的塑性变形；回复和再结晶；动态回复和动态再结晶。5、单组元相图及纯晶体的凝固（1）基本要求掌握相律、纯晶体凝固的规律、热力学条件、长大方式及细

5、化晶粒的途径，了解单组元相图、形核规律及晶体长大机制。（2）重点、难点重点：相律、纯晶体凝固的热力学条件、长大方式。难点：形核规律。 （3）教学内容单元系相变的热力学及相平衡；纯晶体的凝固。6、二元相图及其合金的凝固（1）基本要求掌握相图热力学的基本要点、基本的二元相图及其合金的凝固、Fe-Fe3C相图及其合金的凝固、二元合金的凝固理论，了解二元相图的测定方法、其他类型的二元相图等。（2）重点、难点重点：自由能成分曲线，匀晶、共晶、共析、包晶相图及结晶过程，Fe-Fe3C相图及其合金的凝固。难点：自由能成分曲线。 （3）教学内容相图的表示和测定方法；相图热力学基础；二元相图分析；二元合金的凝固

6、理论。7、三元相图（1）基本要求掌握三元相图的成分表示法、定量法则，固态互不溶解三元共晶相图的投影图、结晶过程、等温截面、变温截面，了解三元匀晶相图及结晶过程。（2）重点、难点重点：固态互不溶解三元共晶相图的投影图、结晶过程、等温截面、变温截面。难点：三元相图分析、等温截面、变温截面。（3）教学内容三元相图基础；固态下不溶解的三元共晶相图。 8、材料的亚稳态基本要求掌握固态相变形成的亚稳相（脱溶、马氏体转变、贝氏体转变），了解纳米晶材料及非晶态材料。（2）重点、难点重点：脱溶、马氏体转变、贝氏体转变。难点：脱溶及马氏体转变。（3）教学内容纳米晶材料；非晶态材料；固态相变形成的亚稳相。三、教学方

7、式及学时分配序号主要内容学时教学方式及学时分配辅导答疑比例讲授习题讨论实验1原子结构与键合442:12固体结构14143晶体缺陷12124固体中的扩散445材料的变形和再结晶12846单组元相图及纯晶体的凝固667二元系相图及其合金的凝固161248三元相图889材料的亚稳态44合计8072830四、课程其他教学环节要求1、实验环节（1）铁碳合金平衡组织观察：要求掌握典型铁碳合金室温下的平衡组织及含碳量对力学性能的影响。（2）材料的变形与再结晶：要求掌握不同变形量的金属在不同温度加热后其组织的变化规律。2、作业的基本要求序号主要内容学时布置作业题数及类型作图题问答题计算题综合题1原子结构与键合42固体结构1468243晶体缺陷1264固体中的扩散465材料的变形和再结晶126226单组元相图及纯晶体的凝固647二元系相图及其合金的凝固1666648三元相图8429材料的亚稳态44合计80401210五、本课程与其他课程的联系本课程的先修课程：高等数学，大学物理，材料力学。 六、教学