《材料科學(xué)基礎(chǔ)（二）》課程教學(xué)大綱

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)（二）課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：20311304總學(xué)時(shí)數(shù)：72（理論學(xué)時(shí)數(shù)：68；實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)：4）總學(xué)分?jǐn)?shù)：4.5課程性質(zhì)：必修課程適用專業(yè)：無機(jī)非金屬材料工程一、課程的任務(wù)和基本要求：材料科學(xué)基礎(chǔ)（二）是無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。本課程任務(wù)在于：通過講授熱力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)以及相圖熱力學(xué)在無機(jī)非金屬材料學(xué)科中應(yīng)用的基礎(chǔ)理論、方法和研究結(jié)果；無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)制備工藝中，高溫過程動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論、動(dòng)力學(xué)過程特點(diǎn)及其影響因素，使學(xué)生充分掌握無機(jī)非金屬材料制備合成的基礎(chǔ)理論和研究方法，為后繼專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，乃至從業(yè)后在專業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。本課程要求學(xué)生

2、對(duì)所學(xué)知識(shí)必須有全面、扎實(shí)、靈活的掌握。必須結(jié)合物理化學(xué)等先修課程中所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，掌握熱力學(xué)和化學(xué)熱力學(xué)在材料學(xué)科中的典型計(jì)算方法和應(yīng)用，進(jìn)一步深化有關(guān)相圖的基礎(chǔ)理論知識(shí)，熟悉各種類型相圖特別是專業(yè)相圖的分析和應(yīng)用，能進(jìn)行材料配料區(qū)和工藝參數(shù)的選擇；必須掌握典型高溫物理化學(xué)反應(yīng)固相反應(yīng)、相變反應(yīng)和燒結(jié)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論、動(dòng)力學(xué)過程特征及影響因素；并具備一定的分析和解決實(shí)際問題的能力。 二、基本內(nèi)容和要求：第六章 相平衡和相圖6.1 熱力學(xué)在凝聚態(tài)體系中的應(yīng)用；6.2 相平衡及其研究方法；6.3 單元系統(tǒng)相圖；6.4 二元系統(tǒng)相圖；6.5 三元系統(tǒng)相圖；基本要求：了解熱力學(xué)計(jì)算在凝聚態(tài)體系中

3、的典型應(yīng)用；相平衡的基礎(chǔ)知識(shí)和相圖熱力學(xué)的基本原理；了解單元系統(tǒng)、二元系統(tǒng)、三元系統(tǒng)相圖的類型、（相區(qū)、相線、相點(diǎn)）構(gòu)成；熟悉掌握可逆與不可逆多晶轉(zhuǎn)變的單元相圖；二元系統(tǒng)相圖的特點(diǎn)和分析；三元系統(tǒng)相圖的特點(diǎn)、三元相圖的分析和杠桿規(guī)則、連線規(guī)則、切線規(guī)則、重心規(guī)則、三角形規(guī)則等的應(yīng)用。重點(diǎn)掌握：熱力學(xué)計(jì)算和相圖熱力學(xué)基本原理的應(yīng)用、多晶轉(zhuǎn)變的單元相圖；生成化合物、固溶體的二元相圖；鐵碳合金相圖；三元相圖的特點(diǎn)和分析；典型的硅酸鹽專業(yè)相圖難點(diǎn)：熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果分析；相圖推導(dǎo)；鐵碳合金相圖；熔體的析晶過程分析；三元相圖分析；專業(yè)相圖分析和應(yīng)用第七章 基本動(dòng)力學(xué)過程擴(kuò)散7.1 擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)方程菲克定律；7

4、.2 菲克定律的應(yīng)用；7.3 固體擴(kuò)散機(jī)構(gòu)和擴(kuò)散系數(shù)；7.4 擴(kuò)散系數(shù)與濃度的關(guān)系俁野方法；7.5 多元系統(tǒng)中的擴(kuò)散7.6 影響擴(kuò)散系數(shù)的因素；基本要求：了解擴(kuò)散的概念、本質(zhì)和推動(dòng)力；菲克定律的表達(dá)和應(yīng)用；微觀機(jī)構(gòu)與擴(kuò)散系數(shù)；影響固體材料中擴(kuò)散的因素，熟悉擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)方程，擴(kuò)散系數(shù)的一般熱力學(xué)關(guān)系。了解達(dá)肯方程、俁野方法重點(diǎn)掌握：菲克定律的理解、固體材料中的擴(kuò)散機(jī)構(gòu)、擴(kuò)散的影響因素、擴(kuò)散系數(shù)與擴(kuò)散機(jī)構(gòu)的關(guān)系難點(diǎn)：空位機(jī)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)第八章 材料中的相變8.1 相變概述；8.2 液相-固相的轉(zhuǎn)變成核-生長相變；8.3液相-液相的轉(zhuǎn)變調(diào)幅分解；8.4 馬氏體相變； 8.5 有序-無序轉(zhuǎn)變； 8-6 相

5、變與彌散強(qiáng)化基本要求：熟悉相變的分類、條件和推動(dòng)力；成核-生長相變機(jī)理和特點(diǎn)、結(jié)晶速率的影響因素、調(diào)幅分解機(jī)理和特點(diǎn)；馬氏體相變的概念和特征。了解有序-無序轉(zhuǎn)變、相變與彌散強(qiáng)化的基本概念。重點(diǎn)掌握：相變的分類方法和特點(diǎn)，成核-生長相變與調(diào)幅分解的區(qū)別、馬氏體相變的特征，相變過程的推動(dòng)力，晶核形成條件，分相的結(jié)晶化學(xué)觀點(diǎn)難點(diǎn)：相變過程的推動(dòng)力，晶核形成條件，液相的不混溶現(xiàn)象第九章 材料制備中的固態(tài)反應(yīng)9.1 固態(tài)反應(yīng)概論；9.2 固態(tài)反應(yīng)機(jī)理；9.3固態(tài)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；9.5 影響固態(tài)反應(yīng)的因素；基本要求：了解固態(tài)反應(yīng)的概念、基本步驟、反應(yīng)機(jī)理和推動(dòng)力；固態(tài)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)范圍和動(dòng)力學(xué)方程、影響固態(tài)反應(yīng)

6、的因素重點(diǎn)掌握：固態(tài)反應(yīng)的推動(dòng)力和基本步驟；平板方程、揚(yáng)德方程、金斯特林格方程的模型和適用條件；固態(tài)反應(yīng)的影響因素難點(diǎn)：固態(tài)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程的推導(dǎo)過程和理解第十章 燒結(jié)10.1 燒結(jié)概述；10.2 固態(tài)燒結(jié)及機(jī)理；10.3固相燒結(jié)；10.4 再結(jié)晶和晶粒長大；10.5非常規(guī)燒結(jié)；10.6影響燒結(jié)的因素基本要求：熟悉燒結(jié)的定義、相關(guān)概念、模型和燒結(jié)過程推動(dòng)力；固態(tài)燒結(jié)中的蒸發(fā)-凝聚傳質(zhì)和擴(kuò)散傳質(zhì)；液相燒結(jié)中的流動(dòng)傳質(zhì)和溶解-沉淀傳質(zhì)，液相燒結(jié)的特點(diǎn)；各種傳質(zhì)過程特點(diǎn)與相應(yīng)的公式；晶粒生長與二次再結(jié)晶；影響燒結(jié)的因素；了解特種燒結(jié)的基本種類和原理。重點(diǎn)掌握：燒結(jié)的概念與模型；燒結(jié)過程的推動(dòng)力；固態(tài)燒

7、結(jié)中的蒸發(fā)-凝聚傳質(zhì)和擴(kuò)散傳質(zhì)；液相燒結(jié)中的流動(dòng)傳質(zhì)和溶解-沉淀傳質(zhì)；各種傳質(zhì)過程特點(diǎn)與相應(yīng)的公式；晶粒生長與二次再結(jié)晶。難點(diǎn)：固態(tài)燒結(jié)和液相燒結(jié)，晶粒生長與二次再結(jié)晶第十一章 腐蝕與氧化11.1 腐蝕；11.2 氧化-界面在金屬氧化中的餓作用；11.3輻射損傷基本要求：了解材料腐蝕、應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕的基本概念、界面在金屬氧化中的作用第十二章 疲勞與斷裂12.1 疲勞；12.2 低溫?cái)嗔雅c疲勞；12.3高溫蠕變與疲勞；12.4 環(huán)境斷裂氫脆；12.5 材料的疲勞與斷裂基本要求：了解材料疲勞的概念、疲勞斷裂的基本類型、材料強(qiáng)化的基本措施 三、實(shí)踐環(huán)節(jié)和要求：課程設(shè)置了淬冷法研究相平衡、固相反應(yīng)

8、兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，并能結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)存在的問題進(jìn)行分析。此外，通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)能熟悉相關(guān)的材料實(shí)驗(yàn)和檢測方法。四、教學(xué)時(shí)數(shù)分配：理論：68 實(shí)驗(yàn)：4 上機(jī)： 其它： 教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配第六章 相平衡和相圖6.1 熱力學(xué)應(yīng)用和相圖熱力學(xué)原理6第八章 材料中的相變8.18.246.2 一元系統(tǒng)相圖2第八章 材料中的相變8.38.446.3 二元系統(tǒng)相圖（1）4第九章 材料制備中的固態(tài)反應(yīng)9.19.226.3 二元系統(tǒng)相圖（2）4第九章 材料制備中的固態(tài)反應(yīng)9.3、9.566.3 二元系統(tǒng)相圖（3）4第十章 燒結(jié)10.110.226.4 三元系統(tǒng)相圖（

9、1）2第十章 燒結(jié)10.310.766.4 三元系統(tǒng)相圖（2）6第十一章 腐蝕與氧化16.4 三元系統(tǒng)相圖（3）6第十二章 疲勞與斷裂1第七章 基本動(dòng)力學(xué)過程擴(kuò)散7.17.34實(shí)驗(yàn)1：淬冷法研究相平衡2第七章 基本動(dòng)力學(xué)過程擴(kuò)散7.47.64實(shí)驗(yàn)2：固相反應(yīng)2合計(jì)72五、其它項(xiàng)目（含課外學(xué)時(shí)內(nèi)容）：無六、有關(guān)說明：1、教學(xué)和考核方式：教學(xué)采用多媒體教學(xué)方式，注意對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行歸納和總結(jié)；強(qiáng)調(diào)例題講解，開設(shè)習(xí)題課，鞏固學(xué)生對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的掌握；課堂提出思考題，啟發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生分析問題能力。考核方式包括平時(shí)、期中和期末三部分，平時(shí)成績通過作業(yè)、考勤和課堂提問確定，期中、期末均采用閉卷考試

10、方式，考題中設(shè)置一定比例的綜合分析題，以反映學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的靈活程度和深入思考能力。最終成績中平時(shí)總成績（其中作業(yè)、出勤、課堂提問占70%，期中考試占30%）占30%，期末考試成績占70%。2、習(xí)題：教材中附有習(xí)題，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行選擇布置，并補(bǔ)充一定量額外習(xí)題，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容的掌握。3、能力培養(yǎng)要求：要求學(xué)生必須對(duì)整個(gè)課程內(nèi)容系統(tǒng)、全面掌握，能夠靈活運(yùn)用所歸納總結(jié)的規(guī)律和規(guī)則、結(jié)合所學(xué)的概念和理論，分析解決具有一定難度的問題。4、與其它課程和教學(xué)環(huán)節(jié)的聯(lián)系：先修課程和教學(xué)環(huán)節(jié)：大學(xué)物理B、物理化學(xué)B、材料概論、無機(jī)與分析化學(xué)B、材料科學(xué)基礎(chǔ)（一）、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)后續(xù)課程和教學(xué)環(huán)節(jié)： 陶瓷工藝學(xué)、玻璃工藝學(xué)、混凝土外加劑、材料測試與研究方法、專業(yè)綜合實(shí)踐周、專業(yè)論文、畢業(yè)論文平行開設(shè)課程和教學(xué)環(huán)節(jié)：混凝土學(xué)、膠凝材料及工藝學(xué)、材料結(jié)構(gòu)與性能、功能