《材料科学基础B》教学大纲

1、材料科学基础B教学大纲课程编号：100092101课程名称：材料科学基础B高等教育层次：本科课程在培养方案中的地位：课程性质：必修对应于材料成型及控制工程/电子封装技术专业；属于：BZ专业课程基本模块开课学年及学期 非强制先修课程（a必须先修且考试通过的课程，b必须先修过的课程，c 建议先修的课程） A物理化学 b 大学物理I、II，无机化学 c工程力学，机械设计基础课程总学分：5，总学时:80； 课程教学形式：0普通课程课程教学目标与教学效果评价课程教学目标（给出知识能力素养各方面的的具体教学结果）(必填)教学效果评价不及格及格，中良优1.通过学习，使学生能够应用大学物理、大学化学、物理化学

2、和工程力学等基本原理来描述和解释材料科学知识体系所涉及的基础知识，并能够建立物理、化学、力学等理学基本知识与材料工学知识点之间的关系。不能够应用大学物理、大学化学、物理化学和工程力学等基本原理来描述和解释材料科学知识体系所涉及的基础知识，不能能够建立物理、化学、力学等理学基本知识与材料工学知识点之间的关系基本能够应用大学物理、大学化学、物理化学和工程力学等基本原理来描述和解释材料科学知识体系所涉及的基础知识，基本能够建立物理、化学、力学等理学基本知识与材料工学知识点之间的关系，但不完整能够应用大学物理、大学化学、物理化学和工程力学等基本原理来描述和解释材料科学知识体系所涉及的基础知识，并能够建

3、立物理、化学、力学等理学基本知识与材料工学知识点之间的关系，但不系统，存在断点。能够完整系统地应用大学物理、大学化学、物理化学和工程力学等基本原理来描述和解释材料科学知识体系所涉及的基础知识，并能够完整系统地建立物理、化学、力学等理学基本知识与材料工学知识点之间的关系2. 通过理论教学，使学生掌握金属、陶瓷、高分子等不同材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能的基本概念和基础理论，并进一步明确材料科学技术体系中各环节之间的相互关系。对金属、陶瓷、高分子等不同材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能的基本概念和基础理论，材料科学技术体系中各环节之间的相互关系，有碎片化的理解。对金属、陶瓷、高分子

4、等不同材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能的基本概念和基础理论，材料科学技术体系中各环节之间的相互关系，能理解，但不完整。 对金属、陶瓷、高分子等不同材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能的基本概念和基础理论，材料科学技术体系中各环节之间的相互关系，能完整理解，但不系统，存在断点。对金属、陶瓷、高分子等不同材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能的基本概念和基础理论，材料科学技术体系中各环节之间的相互关系，能完整系统地理解。3通过课堂教学和课堂讨论，使学生具备分析材料的微观特性和宏观规律之间相互关系的能力，能够对具有特定微结构的材料的宏观响应、表现出宏观现象的材料的微观机制作出分析、推演

5、和判断，并作出具有一定深度和广度的归纳总结。不具备分析材料的微观特性和宏观规律之间相互关系的能力，不能够对具有特定微结构的材料的宏观响应、表现出宏观现象的材料的微观机制作出分析、推演和判断，不能作出具有归纳总结。或者仅有碎片话的理解。整体上具备分析材料的微观特性和宏观规律之间相互关系的能力，能够对具有特定微结构的材料的宏观响应、表现出宏观现象的材料的微观机制作出分析、推演和判断，并作出具有一定深度和广度的归纳总结。但缺乏系统性。整体上具备分析材料的微观特性和宏观规律之间相互关系的能力，能够对具有特定微结构的材料的宏观响应、表现出宏观现象的材料的微观机制作出分析、推演和判断，并作出具有一定深度和

6、广度的归纳总结。有一定的系统性，但系统性方面存在断点。具备分析材料的微观特性和宏观规律之间相互关系的能力，能够对具有特定微结构的材料的宏观响应、表现出宏观现象的材料的微观机制作出分析、推演和判断，并作出具有一定深度和广度的归纳总结。4. 通过课堂教学和学生自主学习，使学生能够建立材料科学基本理论与生产、使用和发展材料的关系，应用理论于解决材料工程的实际问题，具备解决传统材料的改进、加工和应用中工程问题的能力，具备解决研发新材料时的设计、制备、评价等创新和创造能力。完全没能力建立材料科学基本理论与生产、使用和发展材料的关系，应用理论于解决材料工程的实际问题，具备解决传统材料的改进、加工和应用中工

7、程问题的能力，具备解决研发新材料时的设计、制备、评价等创新和创造能力。或者仅有碎片话的理解。整体上拥有建立材料科学基本理论与生产、使用和发展材料的关系，应用理论于解决材料工程的实际问题，具备解决传统材料的改进、加工和应用中工程问题的能力，具备解决研发新材料时的设计、制备、评价等创新和创造能力。但缺乏系统性。整体上拥有建立材料科学基本理论与生产、使用和发展材料的关系，应用理论于解决材料工程的实际问题，具备解决传统材料的改进、加工和应用中工程问题的能力，具备解决研发新材料时的设计、制备、评价等创新和创造能力。但系统性方面存在断点。2. 拥有建立材料科学基本理论与生产、使用和发展材料的关系，应用理论

8、于解决材料工程的实际问题，具备解决传统材料的改进、加工和应用中工程问题的能力，具备解决研发新材料时的设计、制备、评价等创新和创造能力。课程教学目标与所支撑的毕业要求对应关系毕业要求（指标点）编号毕业要求（指标点）内容课程教学目标（给出知识能力素养各方面的的具体教学结果）1.2具有对材料成型及控制相关工程问题进行分析、表征、并加以解决的力学、物理、化学、材料学、机械学等基础和专业知识。1.通过学习，使学生能够应用大学物理、大学化学、物理化学和工程力学等基本原理来描述和解释材料科学知识体系所涉及的基础知识，并能够建立物理、化学、力学等理学基本知识与材料工学知识点之间的关系。2. 通过理论教学，使学

9、生掌握金属、陶瓷、高分子等不同材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能的基本概念和基础理论，并进一步明确材料科学技术体系中各环节之间的相互关系。3、通过课堂教学和课堂讨论，使学生具备分析材料的微观特性和宏观规律之间相互关系的能力，能够对具有特定微结构的材料的宏观响应、表现出宏观现象的材料的微观机制作出分析、推演和判断，并作出具有一定深度和广度的归纳总结。2.1能够应用数学、力学、物理、化学、材料学、机械学、材料成型及控制等的基本原理，识别、表达复杂工程问题中的材料学、力学、材料成型及控制问题。2. 通过理论教学，使学生掌握金属、陶瓷、高分子等不同材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能的基本概

10、念和基础理论，并进一步明确材料科学技术体系中各环节之间的相互关系。3、通过课堂教学和课堂讨论，使学生具备分析材料的微观特性和宏观规律之间相互关系的能力，能够对具有特定微结构的材料的宏观响应、表现出宏观现象的材料的微观机制作出分析、推演和判断，并作出具有一定深度和广度的归纳总结。4. 通过课堂教学和学生自主学习，使学生能够建立材料科学基本理论与生产、使用和发展材料的关系，应用理论于解决材料工程的实际问题，具备解决传统材料的改进、加工和应用中工程问题的能力，具备解决研发新材料时的设计、制备、评价等创新和创造能力。教学内容、学时分配、与进度安排教学内容学时分配所支撑的课程教学目标教学方法与策略（可结

11、合教学形式描述）（选填）绪论（1学时）1、课程的内容、性质和任务2、材料在社会发展中的作用及材料科学的内涵3、材料加工成型对材料应用的重要影响11，2讲授，图片展示第一章 材料的基本结构1.1原子结构1.2原子的键合1.3高分子链1.4材料的稳态与亚稳态21,2,3讲授，通过对大学化学、大学物理、物理化学知识回顾总结，快速建立同学本材料与前期基础知识的关系，建立学生对材料科学基础知识和相关基本原理的理解和认知方法。第二章 固体结构2.1晶体学基础2.2金属的晶体结构2.3合金相结构2.4离子晶体的结构2.5共价晶体的结构2.6聚合物晶体结构2.7准晶、液晶和非晶91,2,3讲授，推导演算，利用

12、基本原理建立材料基本结构认知，掌握不同属性材料结构的基本结构和基本性能。第三章晶体缺陷3.1点缺陷3.2位错3.3表面及界面121,2,3讲授，推导演算，通过提出问题和举例等，掌握晶体内点、线、面等缺陷的形成和自身特点，对晶体性能的影响。完成作业评判。第四章固体中原子及分子的运动4.1表象理论4.2扩散的热力学4.3扩散原子理论4.4扩散激活能4.5无规行走与扩散距离4.6影响扩散的因素4.7反应扩散4.8离子晶体中的扩散51,2,3,4讲授，通过提出问题及解决思路建立学生对固体中原子、离子扩散机制及影响因素的认识，能够建立宏观现象与微观机制内在关系的认知。第五章材料的形变和再结晶5.1弹性5

13、.2晶体的塑性变形5.3回复和再结晶5.4热变形与动态回复再结晶5.5陶瓷材料变形特点121,2,3,4讲授，通过提出问题及解决思路建立学生对变形表象和内在规律的分析和认知，对再结晶过程基本原理的理解和认知。完成作业评判。第六章单组元相图及纯金属凝固6.1单元系相变的热力学和相平衡6.2纯晶体的凝固形核6.3纯晶体的结晶长大52,3,4讲授，针对主要知识点进行引导性提问和回答，训练同学们对材料工程实际问题的逐层分析和对已有知识的归纳总结，训练独立分析解决问题的能力。第七章二元系相图和合金的凝固7.1相图的测定和表示7.2相图热力学基本要点7.3二元相图分析7.4二元合金的凝固理论7.5陶瓷合金

14、概述122,3,4讲授，针对主要知识点进行引导性提问和回答，进一步强化分析材料的微观特性和宏观规律之间相互关系的能力，能够进行宏微观内在机制的互推。第八章固态相变和热处理8.1固态相变特点8.2过饱和固溶体分解8.3钢的加热转变8.4钢的冷却转变8.5钢的退火与正火8.6钢的淬火8.7钢的回火8.8表面热处理92,3,4讲授，课堂讨论，集成本课程已学基础知识，进一步明确材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能的关系，材料微观特性和宏观规律之间相互关系，材料基本知识与实际生产之间的关系，训练传统材料的改进、加工和应用能力和新材料设计、制备、评价能力。通过课堂教学和学生自主第九章材料概论9.1金属

15、材料9.2陶瓷材料9.3高分子材料9.4复合材料92,3,4讲授，课堂讨论，集成本课程已学基础知识，进一步明确材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能的关系，材料微观特性和宏观规律之间相互关系，材料基本知识与实际生产之间的关系，训练传统材料的改进、加工和应用能力和新材料设计、制备、评价能力。通过课堂教学和学生自主考核与成绩评定：平时成绩、期末考试在总成绩中的比例，平时成绩的记录方法。考核方式：闭卷考试成绩构成：平时考查：原则上4次作业，每次2.5分，总分10分。课堂总体表现：包括出勤，听课状态，主动回答问题情况等适当评分，总分10分。期末考试：80分教材，参考书:教科书： 胡赓祥,蔡珣.材料科

16、学基础（第三版）M.上海：上海交通大学出版社,2010. 参考书：1石德珂.材料科学基础（第二版）M.北京：机械工业出版社,2008.2陶杰 等.材料科学基础M.北京：化学工业出版社，2006.3Will1am D Callister,Jr.材料科学与工程基础（英文版）.M.北京：化学工业出版社,2004.4叶宏 等.金属材料与热处理M.北京：化学工业出版社，2009.5张彦华 等.工程材料学M. 北京：科学出版社，2010.大纲说明：材料科学基础是材料成型及控制工程专业和电子封装技术专业的专业基础课和必修课，通过该课程的学习，使学生能够系统地掌握有关材料科学及工程的共性基础理论知识。本课程讲

17、授的主要内容包括材料晶体结构、晶体缺陷、相与相图、凝固、扩散、固态相变与热处理、变形与断裂和材料概论。重点掌握材料微观结构、组织、制备方法、加工工艺与材料性能之间的基本关系，掌握材料中一些物理过程、相变过程的基本规律及其主要影响因素，了解常用工程材料的基本特点、主要性能与用途，为后续课程的学习奠定理论基础。编写教师： 编写教师签名： 责任教授签名： 开课学院教学副院长签名： Fundamentals of Material ScienceCourse code: 100092101Course name: Fundamentals of Material ScienceLecture Hour

18、s: 76Laboratory Hours:4Credits:5Prerequisite(s): Physical Chemistry；College Physics; Inorganic Chemistry; Engineering MechanicsCourse Description:Through the study of this course, the students can master the basic theoretical knowledge of materials science and engineering systematically. The main co

19、ntents of this course include the crystal structure, crystal defect, diffusion and solidification, phase diagram, solid state phase transition and heat treatment, deformation and fracture，outline of materials. The basic relationship between material composition, microstructure, preparation method, p

20、rocessing technology and material properties is the key point. Pay attention to the basic law and main influencing factors of some physical processes and phase transformation processes in materials. Understanding of the basic characteristics, main properties and application of common engineering mat

21、erials, and lay the theoretical foundation for the further study of the course.Course Outcomes:After completing this course, a student should be able to:Describe and explain the basic knowledge involved in the system of Materials Science by 他the basic principles of college physics, chemistry, physic

22、al chemistry, and Engineering Mechanics.Master the basic relationship between material composition, microstructure, preparation method, processing technology and material properties.Analysis of the relationship between the microscopic characteristics of the material and the macroscopic principle,Est

23、ablish the relationship between the basic theory of materials science and the production, use and development of materials, solving the practical problems of material engineering.Course Content:Lectures and Lecture Hours: Introduction 11. The basic structure of the material 21.1 Atomic structure1.2

24、Atomic bonding1.3 Polymer chain1.4 Steady state and metastable state of materials2. Solid structure 92.1 Fundamentals of crystallography2.2 Crystal structure of metal2.3 Alloy phase structure2.4 Ionic crystal structure2.5 Covalent crystal structures2.6 Polymer crystal structure2.7 Quasicrystal, liqu

25、id crystal and amorphous3. Crystal defect 123.1 Point defect3.2 Dislocation3.3 Surface and interface4. The motion of atoms and molecules in solids 54.1 Representation theory4.2 Diffusion thermodynamics4.3 Diffusion atomic theory4.4 Diffusion activation energy4.5 Random walk and diffusion distance4.6

26、 Factors affecting diffusion4.7 Reaction diffusion4.8 Diffusion in ionic crystals5. Deformation and recrystallization of materials 125.1 Elastic5.2 Plastic deformation of crystal5.3 Recovery and recrystallization5.4 Thermal deformation and dynamic recovery recrystallization5.5 Deformation of ceramic materials6. Phase diagram and pure metal solidification 56.1 Thermodynamic and phase equilibrium of phase change6.2 Solidification nucleation of pure crystal6.3 Crystalline growth of pure crystals7. Phase diagram and solidification of alloys 127.1 Determ