材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)大綱

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)一、課程說明課程編號(hào)： 070201Z10課程名稱：材料科學(xué)基礎(chǔ)/ Fundamental of Material Science課程類別：專業(yè)教育課程學(xué)時(shí)/學(xué)分：72/4.5先修課程：物理化學(xué)、工程力學(xué)、 金工實(shí)習(xí)適用專業(yè)：材料化學(xué)1.材料科學(xué)基礎(chǔ)（第三版），胡賡祥、錢苗根 主編，上海：上海交通大學(xué)出版社，2010；2.材料科學(xué)基礎(chǔ)（修訂版），潘金生 等 著， 北京：清華大學(xué)出版社，2011；3.材料科學(xué)基礎(chǔ)（第二版），鄭子樵 等 主編，長(zhǎng)沙：XX大學(xué)出版社，2013；4.材料科學(xué)基礎(chǔ)，趙品 等 主編，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2009。二、課程設(shè)置的目的意義材料科學(xué)基礎(chǔ)是粉

2、體材料科學(xué)與工程專業(yè)等金屬材料科學(xué)與工程學(xué)科個(gè)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程的設(shè)置目的是通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解材料化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律，并掌握材料設(shè)計(jì)及改善材料性能的基本思路，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)。三、課程的基本要求知識(shí)：教學(xué)的內(nèi)容以金屬材料的材料科學(xué)基礎(chǔ)為主，著重闡述材料化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律的科學(xué)。系統(tǒng)地介紹金屬與合金晶體結(jié)構(gòu)及缺陷、金屬與合金的相圖與結(jié)晶、塑性變形及回復(fù)與再結(jié)晶、固態(tài)金屬原子擴(kuò)散的基本規(guī)律及影響因素、材料強(qiáng)化的基本方法。重點(diǎn)為材料的化學(xué)成分組織和結(jié)構(gòu)性能之間的關(guān)系及在不同條件下的變化規(guī)律，掌握材料科學(xué)的基礎(chǔ)知

3、識(shí)和基本理論，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)。能力：將材料科學(xué)基礎(chǔ)的知識(shí)用于解決材料制備及加工過程中的工程問題；結(jié)合工程實(shí)例的分析，提高分析、發(fā)現(xiàn)、研究和解決工程問題的能力；在材料學(xué)科知識(shí)的討論中培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，掌握基本的材料設(shè)計(jì)理念，針對(duì)具體問題提出有效的解決方案，提高開發(fā)新材料的能力。素質(zhì)：通過課程中的分析討論辯論培養(yǎng)分析溝通交流素質(zhì)；通過課外導(dǎo)學(xué)的模式，提升自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，形成不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展素質(zhì)。建立材料設(shè)計(jì)到應(yīng)用的思維模式，提升理解工程管理與經(jīng)濟(jì)決策的基本素質(zhì)。四、教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)難點(diǎn)及教學(xué)設(shè)計(jì)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)分配教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）講

4、課(含研討)實(shí)踐緒論材料的歷史與發(fā)展；材料科學(xué)基礎(chǔ)的建立和研究110材料發(fā)展史和材料科學(xué)基礎(chǔ)的研究?jī)?nèi)容用材料的發(fā)展史結(jié)合現(xiàn)狀講解材料的重要意義和材料科學(xué)基礎(chǔ)的研究?jī)?nèi)容第1章原子結(jié)構(gòu)與鍵合原子結(jié)構(gòu)與鍵合000（自學(xué)）第2章金屬及合金的晶體晶體學(xué)基礎(chǔ)；金屬的晶體結(jié)構(gòu)；合金相的結(jié)構(gòu)；（離子晶體結(jié)構(gòu)、共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)、聚合物的晶體結(jié)構(gòu)）*10100晶體學(xué)的基本概念；晶面晶向指數(shù)的確定；常見3種結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；各種合金相結(jié)構(gòu)及其形成規(guī)律六方結(jié)構(gòu)確定晶面、晶向指數(shù)；晶體中原子的堆垛與間隙；合金相結(jié)構(gòu)及其形成規(guī)律教學(xué)思路：由晶體學(xué)基礎(chǔ)的概念引入晶體結(jié)構(gòu)；對(duì)比分析三種晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、比較各種合金相結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及形成規(guī)律

5、。教學(xué)模式：PPT結(jié)合教具、各種晶體結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行教學(xué)；結(jié)合實(shí)例進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)；完成課堂練習(xí)及課外作業(yè)第3章固體中原子及分子的運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散方程；固溶體合金中的擴(kuò)散；擴(kuò)散問題的熱力學(xué)；擴(kuò)散機(jī)制；影響擴(kuò)散的因素；反應(yīng)擴(kuò)散；金屬材料中擴(kuò)散問題的幾個(gè)實(shí)例10100菲克方程的含義及其應(yīng)用；擴(kuò)散的熱力學(xué)；擴(kuò)散系數(shù)與擴(kuò)散激活能；影響擴(kuò)散的因素菲克方程的含義及其應(yīng)用；計(jì)算求解擴(kuò)散系數(shù)及擴(kuò)散激活；反應(yīng)擴(kuò)散教學(xué)思路：從菲克方程及擴(kuò)散熱力學(xué)的基本理論影響因素工程實(shí)際應(yīng)用教學(xué)模式：課前導(dǎo)讀（3-5個(gè)思考題）結(jié)合PPT講授進(jìn)行教學(xué)；2學(xué)時(shí)的工程實(shí)際應(yīng)用問題的習(xí)題課；完成1-2次課堂練習(xí)和本章的課外作業(yè)第4章固體中原子及分子的

6、運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散方程；固溶體合金中的擴(kuò)散；擴(kuò)散問題的熱力學(xué)；擴(kuò)散機(jī)制；影響擴(kuò)散的因素；反應(yīng)擴(kuò)散；金屬材料中擴(kuò)散問題的幾個(gè)實(shí)例10100菲克方程的含義及其應(yīng)用；擴(kuò)散的熱力學(xué)；擴(kuò)散系數(shù)與擴(kuò)散激活能；影響擴(kuò)散的因素菲克方程的含義及其應(yīng)用；計(jì)算求解擴(kuò)散系數(shù)及擴(kuò)散激活；反應(yīng)擴(kuò)散教學(xué)思路：從菲克方程及擴(kuò)散熱力學(xué)的基本理論影響因素工程實(shí)際應(yīng)用教學(xué)模式：課前導(dǎo)讀（3-5個(gè)思考題）結(jié)合PPT講授進(jìn)行教學(xué)；2學(xué)時(shí)的工程實(shí)際應(yīng)用問題的習(xí)題課；完成1-2次課堂練習(xí)和本章的課外作業(yè)第5章材料的變形與再結(jié)晶彈性與粘彈性；晶體的塑性變形；回復(fù)和再結(jié)晶；材料的熱變形990塑性變形的方式及其特點(diǎn)；多晶體與合金的變形機(jī)制；變形的組織與性

7、能變化規(guī)律；回復(fù)和再結(jié)晶的特征及其機(jī)制；再結(jié)晶溫度及其影響因素；熱變形的概念及特點(diǎn)滑移的條件及機(jī)制；屈服現(xiàn)象與應(yīng)變時(shí)效；加工硬化；再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大及其影響因素；熱加工與冷加工的異同教學(xué)思路：從工程實(shí)際問題分析引出基本理論教學(xué)模式：部分知識(shí)自學(xué)和課前導(dǎo)讀，結(jié)合實(shí)例分析進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)；2學(xué)時(shí)的工程實(shí)際應(yīng)用問題分析及討論；完成本章的課外 作業(yè)第6章單組元相圖及金屬的凝固單元系相變的熱力學(xué)及相平衡；純晶體的凝固及組織的控制660相圖的表示及相平衡的條件；結(jié)晶的條件及規(guī)律；晶體長(zhǎng)大的機(jī)制；結(jié)晶組織的控制相平衡的條件；形核的臨界晶核尺寸與形核功；晶體長(zhǎng)大機(jī)制及其與晶體形態(tài)的關(guān)系教學(xué)思路：從熱分析法實(shí)驗(yàn)引入結(jié)

8、晶的基本概念、條件及規(guī)律；根據(jù)長(zhǎng)大的模型描述晶體長(zhǎng)大機(jī)制及其與晶體形態(tài)的關(guān)系教學(xué)模式：結(jié)合實(shí)例進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)；課堂討論1次；本章課外 作業(yè)第7章二元合金相圖及合金的凝固組織相圖的表示及測(cè)定；相圖熱力學(xué)的基本要點(diǎn)；二元相圖（勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖等二元相圖）分析；二元相圖實(shí)例鐵碳合金相圖；二元合金的凝固理論及其應(yīng)用12120熱力學(xué)與相圖的關(guān)系；基本二元相圖的分析；相與組織的概念，杠桿定律的應(yīng)用；固溶體的凝固理論熱力學(xué)與相圖的關(guān)系；杠桿定律計(jì)算組織和相的相對(duì)量；溶質(zhì)再分布；成分過冷的 概念教學(xué)思路：根據(jù)相圖中點(diǎn)、線、相區(qū)的基本概念分析合金的結(jié)晶過程及其相和組織教學(xué)模式：本章是該課程的重點(diǎn)，P

9、PT教學(xué)結(jié)合課堂討論、隨機(jī)回答問題的啟發(fā)式教學(xué)模式；課堂作業(yè)2次及本章的課外作業(yè)第8章三元合金相圖及合金的凝固組織三元相圖基礎(chǔ)；幾種典型三元合金相圖（固態(tài)互不溶解和固態(tài)有限溶解的共晶相圖、具有包共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)的三元相圖）分析；形成穩(wěn)定化合物的三元相圖分析；三元相圖分析方法及三元相圖實(shí)例分析與應(yīng)用12120成分表示方法；相圖的空間模型；合金的結(jié)晶過程；四相平衡反應(yīng)類型；水平截面與垂直截面分析；三元相圖的應(yīng)用實(shí)例各相區(qū)在空間的相互關(guān)系；合金的結(jié)晶過程分析；水平截面與垂直截面；簡(jiǎn)單共晶相圖計(jì)算組織和相的相對(duì)量教學(xué)思路：從三元相圖的空間模型投影圖及結(jié)晶過程分析教學(xué)模式：PPT結(jié)合三元相圖的模型教學(xué)；課前導(dǎo)讀與課堂教學(xué)中隨機(jī)提問并搶答；相圖應(yīng)用的課堂討論；完成2次課堂練習(xí)和本章的課外作業(yè)復(fù)習(xí) 總結(jié)2五、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和基本要求本課程不含實(shí)踐教學(xué)，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已納入實(shí)驗(yàn)?zāi)K材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。六、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定課程的考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定采取平時(shí)成績(jī)與期末考試相結(jié)合的方式進(jìn)行，既重視學(xué)習(xí)過程中的參加與深入的程度考核，也重視學(xué)習(xí)效果與整體水平的考核。教學(xué)過程中采取講授、討論、課堂練習(xí)（隨堂考試）、課前導(dǎo)學(xué)的方式進(jìn)行，加強(qiáng)過程考核?？己朔绞桨ǎ浩谀┛荚嚕üP試）、課外作業(yè)、課堂練習(xí)、課堂