沈工大材料科学基础教案

PAGE1—PAGE2—《材料科学基础》授课教案2007～2008学年第1学期教师姓名：陈立佳授课对象：金属材料0501、02班授课学时：总学时64/讲授学时64选用教材：陈立佳《材料科学基础》材料科学与工程学院材料系(教研组)

沈阳工业大学教案第1周授课日期2007.8.28授课章节：第一章材料中的晶体结构1-1晶体教学目的：掌握晶体的概念及其性质，熟悉原子间相互作用力和结合能与原子之间距离的关系，了解晶体中常见的结合键教学重点：晶体的概念及其四种基本性质，原子间相互作用力随原子之间距离的变化规律教学难点：原子间相互作用力与原子之间距离的关系教学实施过程设计第一章材料中的晶体结构1-1晶体一、晶体及其性质（一）晶体：晶体的概念（二）晶体的性质：晶体四种基本性质，晶体与非晶体的区别二、晶体中的结合键晶体中的五种结合键：金属键、共价键、离子键、分子键、氢键三、晶体中原子间的作用力及结合能（一）原子间作用力：画出原子间相互作用力与原子间距离的示意图，说明原子间作用力与原子间距离的关系以及原子间的平衡距离（二）结合能：画出原子的结合能与原子间距离的示意图，给出原子结合能的概念，说明原子结合能与与结合键之间的联系采用的教学形式以教师讲授为主，与学生互动；上课前点名课后复习及作业或思考题：要求学生课后复习并巩固晶体的性质以及原子间相互作用力与原子之间距离的关系方面的教学内容课后小结：时间：沈阳工业大学教案第1周授课日期2007.8.30授课章节：第一章材料中的晶体结构1-2晶体学基础教学目的：掌握晶胞的选取原则及其应用，熟悉空间点阵与晶体点阵间的区别与联系，了解七大晶系和十四种布拉菲点阵的类型和特征以及晶胞形状和大小的表征方法教学重点：晶胞的选取原则及其应用，空间点阵、晶体点阵的概念及其区别与联系教学难点：十四种布拉菲点阵的类型、晶胞模型及其特征教学实施过程设计第一章材料中的晶体结构1-2晶体学基础一、空间点阵和晶胞（一）空间点阵：空间点阵、阵点、晶格、结点的概念（二）晶胞：晶胞的概念，晶胞的选取原则，晶胞的分类，点阵参数（点阵常数、晶格常数）（三）晶系和布拉菲点阵：七大晶系的类型及其特征，十四种布拉菲点阵的类型、晶胞模型及其特征，举例说明为何十四种布拉菲点阵中不存在某些型式的空间点阵（四）晶体点阵：晶体点阵的概念，晶体点阵与空间点阵的区别与联系采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生思考或课堂回答课后复习及作业或思考题：思考题：说明为何十四种布拉菲点阵中不存在底心四方点阵和面心四方点阵？课后小结：时间：沈阳工业大学教案第2周授课日期2007.9.4授课章节：第一章材料中的晶体结构1-2晶体学基础教学目的：掌握晶面指数及晶向指数的确定方法、晶面间距的计算、晶带和晶带定律的概念，熟悉晶面族、晶向族的概念及其表示方法，了解同一晶面以及六方晶系的晶面指数和晶向指数的表示方法教学重点：晶面指数及晶向指数的表示方法及确定，晶面间距的概念及计算，晶带和晶带定律教学难点：六方晶系晶面指数和晶向指数的表示方法及确定教学实施过程设计第一章材料中的晶体结构1-2晶体学基础二、原子坐标、晶面指数和晶向指数(一)原子（阵点）坐标：原子坐标的表示方法(二)晶面与晶面指数：晶面的概念，晶面指数的表示方法，举例说明晶面指数的确定，晶面族的概念及表示方法，同一晶面的概念(三)晶向与晶向指数：晶轴及晶向的概念，晶向指数的表示方法，举例说明晶向指数的确定，晶向族的概念及表示方法，(四)六方晶系的晶面指数和晶向指数：举例说明六方晶系晶面指数和晶向指数的表示方法及确定(五)晶带与晶带定律：晶带与晶带定律的概念(六)晶面间距：晶面间距的概念及其计算采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂回答，上课前点名课后复习及作业或思考题：思考题：1.画出面心立方晶体中（111）面上的[11]晶向。2.何谓晶带定律？判断(10)、(2)和(11)晶面是否属于同一晶带。3.分别计算晶格常数为a的面心和体心立方晶体{110}晶面的面间距。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第2周授课日期2007.9.6授课章节：第一章材料中的晶体结构1-3常见的晶体结构教学目的：掌握三种典型金属晶体结构的晶胞模型以及单胞原子数、致密度和原子面密度的计算方法，熟悉三种典型金属晶体中所包含的常见金属元素及其最密晶面和最密晶向，了解配位数的概念以及点阵常数与原子半径间的关系教学重点：三种典型金属晶体结构的晶胞模型以及单胞原子数、致密度和原子面密度的计算教学难点：密排六方结构晶体的单胞原子数及致密度计算教学实施过程设计第一章材料中的晶体结构1-3常见的晶体结构一、金属晶体结构(一)三种典型金属晶体结构1.面心立方晶体：晶胞模型、单胞原子数及其计算、点阵常数与原子半径、配位数和致密度及其计算、原子面密度及其计算、最密晶面和最密晶向、具有面心立方结构的典型金属2.体心立方晶体：晶胞模型、单胞原子数及其计算、点阵常数与原子半径、配位数和致密度及其计算、原子面密度及其计算、最密晶面和最密晶向、具有体心立方结构的典型金属3.密排六方晶体：晶胞模型、单胞原子数及其计算、点阵常数与原子半径、配位数和致密度及其计算、最密晶面和最密晶向、具有密排六方结构的典型金属采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂回答或课后思考课后复习及作业或思考题：思考题：1.分别画出面心立方、体心立方、密排六方晶胞，并分别计算面心立方、体心立方、密排六方晶体的致密度。2.分别计算面心立方晶体{111}晶面和体心立方晶体{110}晶面原子面密度。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第3周授课日期2007.9.11授课章节：第一章材料中的晶体结构1-3常见的晶体结构教学目的：掌握面心立方和体心立方结构中八面体和四面体间隙大小的计算以及多晶型性的概念，熟悉面心立方、体心立方结构中的八面体和四面体间隙的中心位置，了解典型的离子晶体结构和共价晶体结构教学重点：面心立方和体心立方结构中的八面体和四面体间隙的形状、间隙中心位置和间隙大小，多晶型性的概念教学难点：离子晶体结构和共价晶体结构教学实施过程设计第一章材料中的晶体结构1-3常见的晶体结构一、金属晶体结构(二)金属晶体中的原子堆垛方式：刚球密堆模型，面心立方晶体和密排六方晶体的堆垛顺序(三)晶格间隙：面心立方、体心立方和密排六方结构中的八面体间隙和四面体间隙的构成、形状、间隙中心位置和间隙大小(四)多晶型性与同素异构转变：多晶型性（同素异构性）的概念，铁的多晶型性，同素异构转变二、离子晶体结构AB型、AB2型、A2B3型化合物的晶体结构三、共价晶体结构金刚石结构以及As、Sb、Bi、Se、Te的晶体结构课后复习及作业或思考题：思考题：1.何谓金属的多晶型性？2.分别计算面心立方和体心立方结构中八面体和四面体间隙的大小。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第3周授课日期2007.9.13授课章节：第一章材料中的晶体结构1-4相结构教学目的：掌握组元、相、组织、固溶体、间隙固溶体、置换固溶体的概念，熟悉间隙固溶体和置换固溶体的形成条件和电子浓度的概念，了解影响间隙固溶体和置换固溶体固溶度的主要因素教学重点：合金、组元、相、组织、固溶体、间隙固溶体、置换固溶体的概念，固溶体的结构特点教学难点：电子浓度的概念及其计算教学实施过程设计第一章材料中的晶体结构1-4相结构一、基本概念合金、组元、相和组织的概念二、固溶体固溶体的概念、结构特点及分类(一)置换固溶体：置换固溶体的概念及其形成条件，影响置换固溶体固溶度的主要因素（晶体结构、原子尺寸因素、电负性或化学亲和力因素、原子价因素或电子浓度因素）(二)间隙固溶体：间隙固溶体的概念及其形成条件，影响间隙固溶体固溶度的主要因素采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂思考或回答课后复习及作业或思考题：思考题：何谓间隙固溶体？何谓置换固溶体？课后小结：时间：沈阳工业大学教案第4周授课日期2007.9.18授课章节：第一章材料中的晶体结构1-4相结构教学目的：掌握电子浓度化合物的概念及其类型与结构，熟悉正常价化合物的概念以及固溶体的性能特点，了解正常价化合物的类型与结构以及固溶体的微观不均匀性教学重点：电子浓度化合物的概念、类型与结构，正常价化合物的概念教学难点：电子浓度化合物的结构与电子浓度之间的关系教学实施过程设计第一章材料中的晶体结构1-4相结构二、固溶体(三)固溶体的微观不均匀性：无序，偏聚，短程有序（部分有序），长程有序（完全有序）(四)固溶体的性能特点：固溶体的点阵常数，固溶体的强度和硬度，固溶体物理和化学性能三、中间相(一)正常价化合物：正常价化合物的类型、结构及特点(二)电子浓度化合物：电子浓度化合物的类型、结构及特点采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂思考或回答课后复习及作业或思考题：思考题：Mg2Si、Mg2Sn、Mg2Pb、Cu3Al、Cu5Si、Cu5Zn8、CuZn3、Au5Zn8化合物中，哪些属于正常价化合物？哪些属于电子浓度化合物？课后小结：时间：沈阳工业大学教案第4周授课日期2007.9.20授课章节：第一章材料中的晶体结构1-4相结构教学目的：掌握间隙相和间隙化合物的形成条件、类型、结构及特点，熟悉三种常见有序固溶体的结构特征，了解中间相的性质和应用教学重点：间隙相和间隙化合物的形成条件、类型、结构以及间隙相和间隙化合物之间的主要区别教学难点：以体心立方为基和以密排六方为基的固溶体教学实施过程设计第一章材料中的晶体结构1-4相结构三、中间相(三)间隙相与间隙化合物：间隙相的形成条件、类型、结构及特点，间隙化合物的形成条件、类型、结构及特点(四)超点阵（有序固溶体）：以面心立方为基的有序固溶体，以体心立方为基的有序固溶体，以密排六方为基的有序固溶体(五)中间相的性质和应用采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂思考课后复习及作业或思考题：思考题：1.Fe4N、Cr2N、VC、TiH2、Fe3C、Cr7C3、Cr23C6化合物中，哪些属于间隙相？哪些属于间隙化合物？2.指出间隙相和间隙化合物之间的主要区别。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第5周授课日期2007.9.25授课章节：第二章晶体缺陷2-1点缺陷教学目的：掌握晶体缺陷的类型以及点缺陷热力学平衡性的概念，熟悉空位、间隙原子、置换原子的概念及其特征，了解晶体中空位和间隙原子平衡浓度的计算方法、点缺陷的迁移过程以及过饱和点缺陷的概念教学重点：晶体缺陷的类型，点缺陷的种类、特征及其形成途径教学难点：点缺陷的迁移过程教学实施过程设计第二章晶体缺陷晶体缺陷的概念及其种类2-1点缺陷一、点缺陷的种类及形成空位、间隙原子、置换原子的概念、特征及其形成途径二、点缺陷的热力学平衡性及其平衡浓度（一）点缺陷的热力学平衡性：点缺陷热力学平衡性的概念及其物理意义（二）点缺陷的平衡浓度：晶体中空位和间隙原子平衡浓度的计算，过饱和点缺陷的概念三、点缺陷的迁移点缺陷的迁移过程及迁移激活能，点缺陷的复合采用的教学形式以教师讲授为主，有关点缺陷平衡浓度表达式的推导过程要求学生自学课后复习及作业或思考题：思考题：1.按空间几何特征，晶体缺陷共分为几种类型？列举出每种类型晶体缺陷的具体实例。2.何谓点缺陷的热力学平衡性？课后小结：时间：沈阳工业大学教案第5周授课日期2007.9.27授课章节：第二章晶体缺陷2-2位错教学目的：掌握刃型位错和螺型位错的结构模型和特点以及柏氏矢量的物理意义，熟悉柏氏矢量的概念及其表示方法，了解晶体滑移与位错间的关系、柏氏矢量的确定方法以及柏氏矢量的守恒性教学重点：刃型位错和螺型位错的结构模型和特点，柏氏矢量的物理意义及其表示方法教学难点：刃型位错和螺型位错的结构模型教学实施过程设计第二章晶体缺陷2-2位错一、位错的基本类型和特征（一）位错理论的提出：晶体的理论切变强度与实际切变强度，晶体滑移与位错（二）两种基本位错：刃型位错的结构模型和结构特点，螺型位错的结构模型和结构特点二、柏氏矢量（一）柏氏矢量及其确定：柏氏矢量的概念，柏氏矢量的确定方法（二）柏氏矢量的表示方法：柏氏矢量的表示方法，位错强度（三）柏氏矢量的守恒性及其物理意义：柏氏矢量的守恒性，柏氏矢量的物理意义，混合位错采用的教学形式以教师讲授为主，有关螺型位错柏氏矢量的确定要求学生自学课后复习及作业或思考题：思考题：1.指出刃型位错与螺型位错在结构方面的不同之处。2.一个环形位错能否各部分均为刃型位错或螺型位错？为什么？课后小结：时间：沈阳工业大学教案第6周授课日期2007.10.4授课章节：第二章晶体缺陷2-2位错教学目的：掌握位错滑移、交滑移和攀移的概念以及位错滑移和攀移的实质、位错发生交滑移的条件，熟悉位错的可滑移面、滑移方向的概念，了解位错滑移、攀移的机制以及位错滑移与晶体滑移间的关系教学重点：位错滑移、交滑移和攀移的概念以及位错滑移和攀移的实质，位错发生交滑移的过程和条件教学难点：位错滑移与晶体滑移之间的关系教学实施过程设计第二章晶体缺陷2-2位错三、位错的运动（一）位错的滑移：位错滑移的概念，位错的可滑移面和易滑移面，位错的滑移机制和实质，位错的滑移方向，位错滑移与晶体滑移（二）位错的交滑移：位错交滑移的概念，位错交滑移的过程及条件（三）位错的攀移：位错攀移的概念，位错的攀移机制（正攀移和负攀移）和实质，影响位错攀移的因素采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂思考或回答课后复习及作业或思考题：思考题：1.面心立方晶体中（111）晶面上的螺型位错在滑移过程中受阻时，将通过交滑移转移到哪一个{111}晶面上继续滑移？为什么？2.何谓位错的滑移与攀移？其实质各是什么？课后小结：时间：沈阳工业大学教案第7周授课日期2007.10.9授课章节：第二章晶体缺陷2-2位错教学目的：掌握位错交割、扭折、割阶的概念以及位错交割的分析，熟悉弗兰克-瑞德位错增殖机制，了解位错密度的概念、位错的主要形成途径以及带割阶的位错运动教学重点：位错交割的分析方法和具体分析过程，位错的增殖机制教学难点：带割阶的位错运动教学实施过程设计第二章晶体缺陷2-2位错四、位错的交割（一）基本概念：林位错，位错交割，扭折线段，扭折，割阶（包括可动割阶或滑移割阶、不动割阶或攀移割阶）（二）几种典型的位错交割：位错交割的分析方法，柏氏矢量互相垂直的刃型位错的交割，柏氏矢量互相平行的刃型位错的交割，柏氏矢量互相垂直的刃型与螺型位错的交割，柏氏矢量互相垂直的螺型位错的交割（三）带割阶的位错运动：带小割阶、中等尺寸割阶和大割阶的位错运动五、位错的形成与增殖（一）位错密度：位错密度的定义及表达式（二）位错的形成：位错的形成途径（三）位错的增殖：弗兰克-瑞德位错增殖机制，双交滑移增殖机制采用的教学形式以教师讲授为主，有关典型位错交割分析的部分内容要求学生自学，上课前点名课后复习及作业或思考题：思考题：1.何谓位错交割？2.分析柏氏矢量互相垂直的两个刃型位错的交割过程。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第7周授课日期2007.10.11授课章节：第二章晶体缺陷2-3表面及界面第三章固体中的扩散3-1扩散第一定律和第二定律教学目的：掌握扩散第二定律的表达式及其适用条件，熟悉扩散第一定律的表达式及其适用条件，了解晶界、相界的概念及其分类教学重点：扩散第二定律表达式的推导过程教学难点：小角度晶界和大角度晶界的结构教学实施过程设计第二章晶体缺陷2-3表面及界面一、表面表面的概念，表面能二、晶界晶界的概念及分类，小角度晶界的结构，大角度晶界的结构，晶界能三、相界相界的概念及分类，共格相界、半共格相界、非共格相界，相界能第三章固体中的扩散3-1扩散第一定律和第二定律一、扩散第一定律扩散第一定律的表达式及其适用条件二、扩散第二定律扩散第二定律的表达式及其适用条件采用的教学形式以教师讲授为主，有关晶界特性的内容要求学生自学课后复习及作业或思考题：课后复习内容：扩散第二定律表达式的推导过程课后小结：时间：沈阳工业大学教案第8周授课日期2007.10.15授课章节：第三章固体中的扩散3-1扩散第一定律和第二定律3-2扩散热力学教学目的：掌握扩散方程的解在一端成分不受扩散影响的扩散体（即渗碳问题）中的应用以及上坡扩散的概念，熟悉扩散方程的解在两端成分不受扩散影响的扩散偶中的应用，了解原子扩散驱动力和扩散系数的表达形式教学重点：扩散方程的解在一端成分不受扩散影响的扩散体（即渗碳问题）中的应用，上坡扩散的概念及发生上坡扩散的条件教学难点：扩散系数的表达式教学实施过程设计第三章固体中的扩散3-1扩散第一定律和第二定律三、扩散方程的解及其应用（一）扩散方程的解的表达式（二）两端成分不受扩散影响的扩散偶（三）一端成分不受扩散影响的扩散体（渗碳问题）3-2扩散热力学一、扩散驱动力原子扩散驱动力的表达式二、扩散定律的热力学说明原子迁移率，扩散系数的表达式三、上坡扩散上坡扩散的概念，发生上坡扩散的条件采用的教学形式以教师讲授为主，有关扩散方程通解表达式的推导要求学生自学课后复习及作业或思考题：思考题：1.针对实际渗碳问题，根据已知条件计算达到一定渗层深度所需要的时间或计算经过一定渗碳时间后所达到的渗层深度。2.何谓上坡扩散？课后小结：时间：沈阳工业大学教案第8周授课日期2007.10.16授课章节：第三章固体中的扩散3-3扩散机制和扩散激活能教学目的：掌握间隙扩散机制和空位扩散机制以及间隙扩散激活能和空位扩散激活能的具体表达式，熟悉阿累尼乌斯方程的具体表达式，了解扩散系数与原子跳跃频率、跳跃方向几率、跳跃距离之间的关系式教学重点：原子的扩散机制以及扩散激活能的具体表达式教学难点：扩散系数与原子跳跃频率、跳跃方向几率、跳跃距离之间关系式的推导过程教学实施过程设计第三章固体中的扩散3-3扩散机制和扩散激活能一、扩散机制（一）间隙扩散机制：绘图说明间隙扩散机制（二）空位扩散机制：绘图说明空位扩散机制二、原子跳跃和扩散系数扩散系数与原子跳跃频率、跳跃方向几率、跳跃距离之间的关系式三、扩散激活能（一）间隙扩散激活能：间隙扩散激活能的具体表达式（二）空位扩散激活能：空位扩散激活能的具体表达式（三）扩散激活能的一般表达式：阿累尼乌斯方程采用的教学形式以教师讲授为主，有关柯肯达尔效应的内容要求学生课后自学，上课前点名课后复习及作业或思考题：思考题：简要说明原子的间隙扩散机制和空位扩散机制。课后复习：间隙扩散激活能和空位扩散激活能的具体表达式课后小结：时间：沈阳工业大学教案第8周授课日期2007.10.18授课章节：第三章固体中的扩散3-4影响扩散的因素教学目的：掌握温度、固溶体类型、晶体结构、合金元素对原子扩散的影响规律，熟悉扩散原子浓度和晶体缺陷对原子扩散的影响规律，了解原子间结合力和外加应力对原子扩散的影响规律教学重点：温度、固溶体类型、晶体结构、合金元素、晶体缺陷对晶体中原子扩散的影响规律教学难点：化学成分对晶体中原子扩散的影响规律教学实施过程设计第三章固体中的扩散3-4影响扩散的因素一、温度二、固溶体类型三、晶体结构四、化学成分扩散原子浓度和合金元素的影响五、晶体缺陷表面、晶界、位错等晶体缺陷的影响六、其它因素原子间结合力和外加应力的影响采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂回答课后复习及作业或思考题：思考题：指出影响晶体中原子扩散的主要因素，并分析这些因素对晶体中原子扩散的影响规律。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第9周授课日期2007.10.22授课章节：第三章固体中的扩散3-5反应扩散第四章材料的凝固4-1液态结构教学目的：掌握反应扩散和相变扩散的概念以及相关的实例分析，熟悉晶胚、结构起伏、能量起伏等基本概念，了解材料在液态下的性质，材料在液态下的结构特征教学重点：反应扩散和相变扩散的概念，在特定温度下分别向纯铁中渗碳和向纯铁中渗氮的实例分体教学难点：离子晶体结构和共价晶体结构教学实施过程设计第三章固体中的扩散3-5反应扩散一、反应扩散反应扩散的概念及实例分析二、相变扩散相变扩散的概念及实例分析第四章材料的凝固4-1液态结构一、材料在液态下的性质和结构材料在液态下的性质，材料在液态下的结构特征二、基本概念晶胚，结构起伏，能量起伏采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂思考或回答课后复习及作业或思考题：思考题：1.何谓反应扩散和相变扩散？2.为何二元系反应扩散后的扩散层组织中不存在两相混合区？课后小结：时间：沈阳工业大学教案第9周授课日期2007.10.23授课章节：第四章材料的凝固4-2材料凝固的热力学条件和过程教学目的：掌握理论凝固温度、过冷度、过冷现象的概念以及晶体材料的凝固过程，熟悉液、固两相自由能随温度变化的规律、凝固的热力学条件以及纯金属的冷却曲线，了解分析法测定材料冷却曲线的方法教学重点：液、固两相自由能随温度变化的数学表达式以及材料凝固的热力学条件的推导和说明，过冷现象教学难点：材料凝固的热力学条件的说明教学实施过程设计第四章材料的凝固4-2材料凝固的热力学条件和过程一、凝固的热力学条件液、固两相自由能随温度变化的数学表达式以及液、固两相自由能随温度变化的规律，理论凝固温度（熔点），凝固的热力学条件，过冷度，凝固过程的驱动力二、过冷现象热分析法，纯金属的冷却曲线及其分析，过冷现象三、晶体材料凝固的一般过程晶核，晶体材料的凝固过程（晶核的形成与晶核生长），晶粒，多晶体的伪各向同性采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂思考或回答课后复习及作业或思考题：思考题：1.何谓过冷度？何谓过冷现象？2.晶体材料凝固的两个基本过程各是什么？课后小结：时间：沈阳工业大学教案第9周授课日期2007.10.25授课章节：第四章材料的凝固4-3晶核的形成教学目的：掌握均匀形核和非均匀形核的概念、形核功及其数学表达式以及纯金属凝固的条件，熟悉均匀形核和非均匀形核的驱动力与阻力，了解临界晶核半径及其数学表达式以及促进非均匀形核的因素教学重点：均匀形核和非均匀形核的概念，均匀形核和非均匀形核时的形核功及其数学表达式教学难点：非均匀形核时体系总的自由能变化G与晶胚半径和接触角间的关系教学实施过程设计第四章材料的凝固4-3晶核的形成一、均匀形核均匀形核的概念，均匀形核的驱动力与阻力，均匀形核时体系总的自由能变化G与晶胚半径r的关系曲线及分析，临界晶核半径及其数学表达式，形核功及其数学表达式，纯金属凝固的条件二、非均匀形核非均匀形核的概念，非均匀形核的驱动力与阻力，非均匀形核的基底，接触角，非均匀形核时体系总的自由能变化G与晶胚半径r和接触角间的关系，临界晶核半径及其数学表达式，形核功及其数学表达式，促进非均匀形核的因素采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂思考或回答，上课前点名课后复习及作业或思考题：思考题：1.何谓均匀形核和非均匀形核？2.纯金属凝固时，除了需要结构起伏外，为何还需要能量起伏？3.指出纯金属凝固所需满足的基本条件。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第10周授课日期2007.10.29授课章节：第四章材料的凝固4-4晶核的生长4-5凝固动力学和晶粒尺寸教学目的：掌握动态过冷度的概念以及控制凝固过程中晶粒尺寸的主要措施，熟悉晶体的生长方式及其在不同温度梯度下的生长形态，了解液固界面的微观结构以及形核率、晶核长大线速度和晶粒尺寸的表征方法教学重点：晶体的生长方式，凝固过程中控制晶粒尺寸的主要措施教学难点：不同温度梯度下的晶体生长形态教学实施过程设计第四章材料的凝固4-4晶核的生长一、基本概念晶核生长的概念，动态过冷度二、液固界面的微观结构光滑界面及其特征，粗糙界面及其特征三、晶体的生长方式和生长形态（一）晶体的生长方式：垂直生长，台阶式生长，籍螺型位错生长（二）晶体的生长形态：在正的温度梯度下的生长形态，在负的温度梯度下的生长形态4-5凝固动力学和晶粒尺寸一、凝固动力学（一）形核率：均匀形核率和非均匀形核率与过冷度间的关系（二）晶核长大线速度：晶核长大线速度与过冷度间的关系三、晶粒尺寸及其控制晶粒尺寸的表征，凝固过程中细化晶粒的主要措施采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂回答课后复习及作业或思考题：思考题：1.何谓动态过冷度？2.指出材料凝固过程中可以细化晶粒的主要途径及相应的作用机理。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第10周授课日期2007.10.30授课章节：第五章相图5-1相图的基本知识教学目的：掌握相律的概念及其数学表达式以及液相线、固相线和相区的概念，熟悉多相体系的相平衡条件、二元相图和成分的表示方法，了解利用热分析法测定二元合金相图的过程教学重点：相平衡的条件，相律及其表达式，利用热分析法测定Cu-Ni二元合金相图的具体过程教学难点：相律的数学表达式的推导过程教学实施过程设计第五章相图5-1相图的基本知识一、相平衡条件和相律（一）相平衡条件：二相体系和多相体系的相平衡条件（二）相律：相律的概念及其数学表达式的推导二、相图的表示方法相图的概念及二元相图的表示方法，材料成分的表示方法三、二元合金相图的建立相图中的临界点，临界点的测量方法，以Cu-Ni二元合金相图为例说明利用热分析法测定相图的具体过程，根据Cu-Ni二元合金相图介绍液相线、固相线和相区的概念采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课后思考课后复习及作业或思考题：思考题：何谓相律？写出不含气相的凝聚态体系中相律的具体表达式。课后复习：利用热分析法测定Cu-Ni二元合金相图的具体过程。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第10周授课日期2007.11.1授课章节：第五章相图5-2二元匀晶相图教学目的：掌握晶内偏析和枝晶偏析的概念、固溶体合金的平衡凝固过程、杠杆定律以及固溶体合金与纯金属凝固过程的差异，熟悉匀晶转变的概念以及固溶体合金非平衡凝固过程，了解固溶体合金非平衡凝固的特征教学重点：Cu-Ni二元匀晶相图分析，固溶体合金的平衡凝固过程及其特征，杠杆定律，晶内偏析和枝晶偏析的概念教学难点：固溶体合金的非平衡凝固分析教学实施过程设计第五章相图5-2二元匀晶相图一、相图分析匀晶转变的概念，Cu-Ni二元匀晶相图分析，具有极大点和极小点的二元匀晶相图二、固溶体的平衡凝固平衡凝固的概念，典型成分固溶体合金的平衡凝固过程分析，固溶体合金的凝固过程与纯金属凝固过程的比较，杠杆定律的推导及其适用条件三、固溶体的非平衡凝固非平衡凝固的概念，固溶体合金的非平衡凝固过程分析，固相和液相的平均成分线，固溶体合金非平衡凝固的特征，晶内偏析和枝晶偏析的概念采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂回答课后复习及作业或思考题：思考题：1.何谓匀晶转变？何谓晶内偏析？何谓枝晶偏析？2.指出单相固溶体合金的凝固过程与纯金属（或纯组元）的凝固过程之间的主要区别。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第11周授课日期2007.11.5授课章节：第五章相图5-3二元共晶相图教学目的：掌握共晶转变、伪共晶和离异共晶的概念以及典型成分Pb-Sn系合金的平衡凝固过程分析、相组成物和组织组成物相对量的计算，熟悉形成伪共晶和离异共晶组织的条件，了解固态完全不互溶的二元共晶相图的特征教学重点：Pb-Sn二元共晶相图分析，典型成分的Pb-Sn系合金的平衡凝固过程分析，平衡组织中相组成物和组织组成物相对量的计算教学难点：形成伪共晶组织和离异共晶组织的条件教学实施过程设计第五章相图5-3二元共晶相图一、相图分析Pb-Sn二元共晶相图分析，共晶转变、共晶温度、共晶组织、共晶转变线、共晶点的概念，固态完全不互溶的二元共晶相图二、共晶系的平衡凝固及平衡组织典型成分的Pb-Sn系固溶体合金、共晶合金、亚共晶合金、过共晶合金的平衡凝固过程分析、相应的室温平衡组织以及相组成物和组织组成物相对量的计算三、共晶系的非平衡凝固（一）伪共晶：伪共晶和伪共晶区的概念，形成伪共晶组织的条件（二）离异共晶：离异共晶的概念，形成离异共晶组织的条件采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂思考或回答课后复习及作业或思考题：思考题：1.何谓共晶转变？何谓伪共晶？何谓离异共晶？2.典型成分的Pb-Sn系合金的平衡凝固过程分析及室温平衡组织中相组成物和组织组成物相对量的计算。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第11周授课日期2007.11.6授课章节：第五章相图5-4二元包晶相图5-5其他类型的二元相图教学目的：掌握包晶转变、熔晶转变、合晶转变、偏晶转变、共析转变、包析转变的概念，熟悉典型成分的包晶系合金的平衡凝固过程，了解包晶系的非平衡凝固过程以及形成化合物的二元相图的特征教学重点：具有包晶转变、熔晶转变、合晶转变、偏晶转变、共析转变、包析转变的二元相图及其分析教学难点：具有固态转变的二元相图教学实施过程设计第五章相图5-4二元包晶相图一、相图分析Pt-Ag二元包晶相图分析，包晶转变，固态完全不互溶的二元包晶相图二、包晶系的平衡凝固及平衡组织发生包晶转变的典型成分的Pt-Ag系合金的平衡凝固过程分析以及相应的室温平衡组织三、包晶系的非平衡凝固Pt-Ag系和Cu-Sn系合金的非平衡凝固过程，包晶偏析5-5其他类型的二元相图一、形成化合物的二元相图形成稳定化合物的二元相图，形成不稳定化合物的二元相图二、具有熔晶、合晶和偏晶转变的二元相图熔晶转变，合晶转变，偏晶转变三、具有固态转变的相图共析转变，包析转变课后复习及作业或思考题：思考题：分别解释包晶转变、熔晶转变、合晶转变、偏晶转变、共析转变和包析转变的概念。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第11周授课日期2007.11.8授课章节：第五章相图5-6铁碳相图及铁碳合金教学目的：掌握铁素体、奥氏体、渗碳体、莱氏体、珠光体的概念及Fe-Fe3C相图中的三种恒温转变，熟悉Fe-Fe3C相图中特性点的温度、成分以及各临界线的意义，了解Fe-Fe3C相图中各相区的相组成教学重点：铁碳合金中的铁素体、奥氏体、渗碳体相，Fe-Fe3C相图中三种恒温转变及相应的转变温度和产物，不同类型渗碳体之间的主要区别教学难点：碳在奥氏体和铁素体中的固溶度曲线及其意义教学实施过程设计第五章相图5-6铁碳相图及铁碳合金一、铁碳合金中的相铁素体，奥氏体，渗碳体，游离态石墨二、Fe-Fe3C相图分析（一）特性点：Fe-Fe3C相图中各特性点的成分、温度及其意义（二）恒温转变：包晶转变，共晶转变，莱氏体，共晶渗碳体，共析转变，珠光体，共析渗碳体（三）临界线：液相线，固相线，GS线（A3线），ES线（碳在奥氏体中的固溶度曲线，Acm线），PQ线（碳在铁素体中的固溶度曲线），一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体（四）相区：单相区，两相区，三相区采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课后思考课后复习及作业或思考题：思考题：1.分别解释铁素体、奥氏体、渗碳体、莱氏体、珠光体的概念。2.指出一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体和共析渗碳体之间的主要区别。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第12周授课日期2007.11.13授课章节：第五章相图5-6铁碳相图及铁碳合金教学目的：掌握典型铁碳合金的平衡凝固过程及其室温平衡组织中相组成物和组织组成物相对量的计算，熟悉铁碳合金的分类及其室温平衡组织，了解碳对铁碳合金平衡组织与性能的影响规律教学重点：七种典型铁碳合金的平衡凝固过程及其室温平衡组织中相组成物和组织组成物相对量的计算教学难点：铁碳合金的室温平衡组织中相组成物和组织组成物相对量的计算教学实施过程设计第五章相图5-6铁碳相图及铁碳合金三、铁碳合金的平衡凝固过程和平衡组织铁碳合金的分类，工业纯铁的平衡凝固过程及室温平衡组织，共析钢的平衡凝固过程、室温平衡组织及组成相相对量的计算，亚共析钢和过共析钢的平衡凝固过程、室温平衡组织以及相组成物和组织组成物相对量的计算，共晶白口铸铁的平衡凝固过程及室温平衡组织，亚共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁的平衡凝固过程、室温平衡组织以及相组成物和组织组成物相对量的计算，按组织组成物填注的Fe-Fe3C相图四、碳对铁碳合金平衡组织与性能的影响（一）对平衡组织的影响：碳含量对组织组成物和渗碳体形态的影响规律（二）对力学性能的影响：采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂回答课后复习及作业或思考题：思考题：1.指出七种铁碳合金的类别及其相应的室温平衡组织。2.分析亚共析钢、过共析钢和亚共晶白口铸铁的平衡凝固过程，并分别计算上述合金的室温平衡组织中相组成物和组织组成物的相对量。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第12周授课日期2007.11.15授课章节：第五章相图5-7三元相图教学目的：掌握三元相图中采用等边成分三角形表示合金成分的方法以及杠杆定律和重心法则，熟悉三元匀晶相图及其水平截面图、垂直截面图的分析，了解等腰成分三角形、直角成分三角形及其适用范围教学重点：三元相图中采用等边成分三角形表示合金成分的方法，重心法则，三元匀晶相图中水平截面图、垂直截面图的分析教学难点：三元相图中的重心法则教学实施过程设计第五章相图5-7三元相图一、三元相图的成分表示方法成分三角形，等边成分三角形，等腰成分三角形、直角成分三角形及其适用范围二、三元匀晶相图（一）相图分析：液相面，固相面，相区（二）水平截面图：典型的水平截面图分析，共轭线（三）垂直截面图：典型的垂直截面图分析（四）三元相图中的杠杆定律及重心法则：直线法则，杠杆定律及其适用范围，重心法则及其适用范围采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课堂回答课后复习及作业或思考题：思考题：简述三元相图中的重心法则及其应用范围。课后复习：三元匀晶相图及其水平截面图、垂直截面图的分析。课后小结：时间：沈阳工业大学教案第15周授课日期2007.12.4授课章节：第五章相图§5-7三元相图教学目的：掌握四相平衡共晶转变的概念以及利用投影图分析典型合金的平衡凝固过程和计算室温组织组成物的相对量，熟悉固态互不溶解的三元共晶相图及其水平截面图、垂直截面图的分析教学重点：四相平衡共晶转变的概念，固态互不溶解的三元共晶相图分析，利用投影图分析典型合金的平衡凝固过程和计算室温组织组成物相对量教学难点：利用投影图计算室温组织组成物的相对量教学实施过程设计第五章相图5-7三元相图三、固态互不溶解的三元共晶相图（一）相图分析：三相共晶转变线（液相单变量线），三元共晶点，四相平衡共晶转变，液相面，四相平衡共晶转变平面，三相共晶转变开始面，共轭线，相区（二）垂直截面图：典型的垂直截面图及其分析（三）水平截面图：典型的水平截面图及其分析（四）投影图：投影图及其分析，典型合金的平衡凝固过程分析及室温组织组成物相对量的计算，几种典型的固态互不溶解的三元共晶系合金的室温平衡组织采用的教学形式以教师讲授为主，提出一些问题要求学生课后思考课后复习及作业或思考题：思考题：1.典型的固态互不溶解的三元共晶系合金的平衡凝固过程分析及室温组织组成物相对量的计算。2.为