材料科學基礎教學大綱

1、材料科學基礎一、課程說明課程編號： 070201Z10課程名稱：材料科學基礎/ Fundamental of Material Science課程類別：專業(yè)教育課程學時/學分：72/4.5先修課程：物理化學、工程力學、 金工實習適用專業(yè)：材料化學1.材料科學基礎（第三版），胡賡祥、錢苗根 主編，上海：上海交通大學出版社，2010；2.材料科學基礎（修訂版），潘金生 等 著， 北京：清華大學出版社，2011；3.材料科學基礎（第二版），鄭子樵 等 主編，長沙：XX大學出版社，2013；4.材料科學基礎，趙品 等 主編，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2009。二、課程設置的目的意義材料科學基礎是粉

2、體材料科學與工程專業(yè)等金屬材料科學與工程學科個專業(yè)重要的專業(yè)基礎課。課程的設置目的是通過本課程的學習，使學生了解材料化學成分、組織結構與性能之間的關系及其變化規(guī)律，并掌握材料設計及改善材料性能的基本思路，為后續(xù)專業(yè)課程的學習奠定理論基礎。三、課程的基本要求知識：教學的內(nèi)容以金屬材料的材料科學基礎為主，著重闡述材料化學成分、組織結構與性能之間的關系及其變化規(guī)律的科學。系統(tǒng)地介紹金屬與合金晶體結構及缺陷、金屬與合金的相圖與結晶、塑性變形及回復與再結晶、固態(tài)金屬原子擴散的基本規(guī)律及影響因素、材料強化的基本方法。重點為材料的化學成分組織和結構性能之間的關系及在不同條件下的變化規(guī)律，掌握材料科學的基礎知

3、識和基本理論，為后續(xù)專業(yè)課程的學習奠定理論基礎。能力：將材料科學基礎的知識用于解決材料制備及加工過程中的工程問題；結合工程實例的分析，提高分析、發(fā)現(xiàn)、研究和解決工程問題的能力；在材料學科知識的討論中培養(yǎng)創(chuàng)新意識，掌握基本的材料設計理念，針對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)；通過課外導學的模式，提升自主學習和終身學習的意識，形成不斷學習和適應發(fā)展素質(zhì)。建立材料設計到應用的思維模式，提升理解工程管理與經(jīng)濟決策的基本素質(zhì)。四、教學內(nèi)容、重點難點及教學設計章節(jié)教學內(nèi)容總學時學時分配教學重點教學難點教學方案設計（含教學方法、教學手段）講

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

5、。教學模式：PPT結合教具、各種晶體結構模型進行教學；結合實例進行啟發(fā)式教學；完成課堂練習及課外作業(yè)第3章固體中原子及分子的運動擴散方程；固溶體合金中的擴散；擴散問題的熱力學；擴散機制；影響擴散的因素；反應擴散；金屬材料中擴散問題的幾個實例10100菲克方程的含義及其應用；擴散的熱力學；擴散系數(shù)與擴散激活能；影響擴散的因素菲克方程的含義及其應用；計算求解擴散系數(shù)及擴散激活；反應擴散教學思路：從菲克方程及擴散熱力學的基本理論影響因素工程實際應用教學模式：課前導讀（3-5個思考題）結合PPT講授進行教學；2學時的工程實際應用問題的習題課；完成1-2次課堂練習和本章的課外作業(yè)第4章固體中原子及分子的

6、運動擴散方程；固溶體合金中的擴散；擴散問題的熱力學；擴散機制；影響擴散的因素；反應擴散；金屬材料中擴散問題的幾個實例10100菲克方程的含義及其應用；擴散的熱力學；擴散系數(shù)與擴散激活能；影響擴散的因素菲克方程的含義及其應用；計算求解擴散系數(shù)及擴散激活；反應擴散教學思路：從菲克方程及擴散熱力學的基本理論影響因素工程實際應用教學模式：課前導讀（3-5個思考題）結合PPT講授進行教學；2學時的工程實際應用問題的習題課；完成1-2次課堂練習和本章的課外作業(yè)第5章材料的變形與再結晶彈性與粘彈性；晶體的塑性變形；回復和再結晶；材料的熱變形990塑性變形的方式及其特點；多晶體與合金的變形機制；變形的組織與性

7、能變化規(guī)律；回復和再結晶的特征及其機制；再結晶溫度及其影響因素；熱變形的概念及特點滑移的條件及機制；屈服現(xiàn)象與應變時效；加工硬化；再結晶晶粒長大及其影響因素；熱加工與冷加工的異同教學思路：從工程實際問題分析引出基本理論教學模式：部分知識自學和課前導讀，結合實例分析進行啟發(fā)式教學；2學時的工程實際應用問題分析及討論；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；結晶的條件及規(guī)律；晶體長大的機制；結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；晶體長大機制及其與晶體形態(tài)的關系教學思路：從熱分析法實驗引入結

8、晶的基本概念、條件及規(guī)律；根據(jù)長大的模型描述晶體長大機制及其與晶體形態(tài)的關系教學模式：結合實例進行啟發(fā)式教學；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定；相圖熱力學的基本要點；二元相圖（勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖等二元相圖）分析；二元相圖實例鐵碳合金相圖；二元合金的凝固理論及其應用12120熱力學與相圖的關系；基本二元相圖的分析；相與組織的概念，杠桿定律的應用；固溶體的凝固理論熱力學與相圖的關系；杠桿定律計算組織和相的相對量；溶質(zhì)再分布；成分過冷的 概念教學思路：根據(jù)相圖中點、線、相區(qū)的基本概念分析合金的結晶過程及其相和組織教學模式：本章是該課程的重點，P

9、PT教學結合課堂討論、隨機回答問題的啟發(fā)式教學模式；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；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、包晶反應的三元相圖）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例分析與應用12120成分表示方法；相圖的空間模型；合金的結晶過程；四相平衡反應類型；水平截面與垂直截面分析；三元相圖的應用實例各相區(qū)在空間的相互關系；合金的結晶過程分析；水平截面與垂直截面；簡單共晶相圖計算組織和相的相對量教學思路：從三元相圖的空間模型投影圖及結晶過程分析教學模式：PPT結合三元相圖的模型教學；課前導讀與課堂教學中隨機提問并搶答；相圖應用的課堂討論；完成2次課堂練習和本章的課外作業(yè)復習 總結2五、實踐教學內(nèi)容和基本要求本課程不含實踐教學，相應的實驗內(nèi)容已納入實驗模塊材料科學基礎實驗。六、考核方式及成績評定課程的考核方式與成績評定采取平時成績與期末考試相結合的方式進行，既重視學習過程中的參加與深入的程度考核，也重視學習效果與整體水平的考核。教學過程中采取講授、討論、課堂練習（隨堂考試）、課前導學的方式進行，加強過程考核?？己朔绞桨ǎ浩谀┛荚嚕üP試）、課外作業(yè)、課堂練習、課堂