沈工大材料科学基础教学大纲

沈阳工业大学教学大纲《材料科学基础》课程教学大纲英文名称：FundamentalofMaterialsScience课程类型：学科基础课学时/学分：64/4适用专业：材料成型与控制，金属材料工程，无机非金属材料工程一、课程性质、目的和任务《材料科学基础》是材料科学与工程各专业的一门重要的学科基础课。本课程的教学目的和任务是以材料的成分、组织结构与性能间的关系及其变化规律为主线，着重介绍固体材料的结构、晶体缺陷、平衡相图、凝固和原子扩散过程诸方面的基本概念和基础理论，以及有关的加工工艺对材料的组织结构和性能的影响，使学生通过本课程的学习，熟悉材料科学的相关基础知识，为后续专业课程的学习以及将来解决材料的生产、加工等问题和探索新材料、新技术、新工艺打下比较系统而坚实的理论基础。二、教学基本要求掌握晶体结构、相结构和晶体缺陷的基础知识，能熟练分析和应用二元系平衡相图；理解材料凝固及材料中扩散的基础理论；了解塑性变形的基本理论以及回复与再结晶的相关知识。三、课程内容1材料中的晶体结构1.1晶体晶体的性质，晶体中的结合键，原子间作用力，结合能1.2晶体学基础空间点阵，晶胞，晶系和布拉菲点阵，晶面和晶向指数的表示方法，晶带和晶带定律1.3常见的晶体结构金属的晶体结构，离子晶体结构，共价晶体结构1.4相结构组元，相，固溶体，中间相2晶体缺陷2.1点缺陷点缺陷的种类及形成，点缺陷的平衡浓度，点缺陷的迁移，过饱和点缺陷2.2位错位错的基本类型和特征，柏氏矢量，位错的滑移、交滑移与攀移，位错的交割，位错的形成与增殖2.3晶体中的界面表面，晶界，相界3固体中的扩散3.1扩散第一定律和第二定律扩散第一定律，扩散第二定律，扩散方程的解及其应用3.2扩散热力学扩散驱动力，扩散定律的热力学说明3.3扩散机制和扩散激活能间隙扩散，空位扩散，扩散激活能3.4影响扩散的因素温度，化学成分，晶体结构，固溶体类型等对扩散的影响4材料的凝固4.1液态结构材料在液态下的性质和结构，晶胚，结构起伏，能量起伏4.2材料凝固的热力学条件和过程凝固的热力学条件，过冷现象，过冷度，晶体材料凝固的一般过程4.3晶核的形成均匀形核，非均匀形核，临界晶核尺寸，形核功4.4晶核的生长液固界面的微观结构，动态过冷度，晶体的生长形态4.5凝固动力学和晶粒尺寸形核率，晶核长大线速度，晶粒尺寸及其控制5相图5.1相图的基本知识相平衡条件，相律，相图的表示方法，二元合金相图的建立5.2匀晶相图相图分析，匀晶转变，固溶体的平衡凝固，杠杆定律，固溶体的非平衡凝固，枝晶偏析5.3二元共晶相图相图分析，共晶转变，共晶组织，共晶系的平衡凝固，相和组织组成物,伪共晶,离异共晶5.4二元包晶相图相图分析，包晶转变，包晶系的平衡凝固，包晶系的非平衡凝固5.5其他类型的二元相图形成化合物的相图，具有熔晶、合晶和偏晶转变的相图，具有固态转变的相图5.6铁碳相图及铁碳合金铁碳合金中的相，相图分析，铁碳合金的平衡凝固过程和平衡组织，碳对铁碳合金平衡组织与性能的影响5.7三元相图三元相图的成分表示方法，三元匀晶相图，固态互不溶解的三元共晶相图6材料的塑性变形与再结晶6.1单晶体的塑性变形滑移，滑移系，临界分切应力，加工硬化，孪生，孪生要素6.2多晶体的塑性变形晶粒取向的影响，晶界的影响，晶界强化6.3单相与多相材料的塑性变形单相材料的塑性变形，固溶强化，多相材料的塑性变形，第二相强化6.4塑性变形后材料的组织与性能显微组织的变化，亚结构的变化，性能变化，冷加工储存能6.5回复与再结晶回复机制，回复退火的作用，再结晶机制，再结晶退火的作用关于重点和难点的说明本课程的重点内容包括：晶体结构及其表征；固态材料中的扩散及其影响因素；材料的凝固理论；二元系平衡相图的分析及应用；材料塑性变形理论。本课程的难点为晶体缺陷中的位错理论部分。四、教学环节学时分配序号教学内容学时学时分配课外上机学时课外实验学时备注讲授实验上机1材料中的晶体结构16162晶体缺陷10103固体中的扩散884材料的凝固885相图16166材料的塑性变形与再结晶66合计6464五、选用教材1.教材：材料科学基础.胡赓祥,蔡珣.上海交通大学出版社,2000.2.参考教材：材料科学基础.石德珂.机械工业出版社,2000.六、说明1.修订大纲的指导思想：《材料科学基础》为材料科学与工程学科现有三个专业的平台课，选择教学内容时兼顾三个专业的后续专业课程设置特点，突出学科基础理论教育，深化理论教学内容，以利于培养具有丰厚的材料科学理论基础的研究型人才和工程应用型人才。2.本课程与其它课程的联系：本课程是在学习《大学物理》、《物理化学》、《工程力学》等基础课和学科基础课之后而在专业课之前进行的，在基础课、学科基础课和专业课之间起着承上启下的作用，并为其它专业相关的学科基础课和专业课的学习奠定必要的基础理论。3.教学方式与教学方法的具体改革措施：（1）教师讲授与学生自学相结合；（2）课后答疑与讨论相结合；（3）对部分内容将采用CAI课件进行教学。4.在本课程的全部教学过程中，为提高学生综合素质和能力而采取如