《材料結(jié)構(gòu)與物性》課程教學(xué)大綱

1、材料結(jié)構(gòu)與物性Material structure and properties一、課程基本情況課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課課程學(xué)分：2學(xué)分課程總學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)，其中講課：32學(xué)時(shí)課程性質(zhì)：必修開課學(xué)期：第5學(xué)期先修課程： 材料物理，理論物理適用專業(yè)：材料物理教 材： HYPERLINK /searchEBook?sw=%E9%BB%84%E7%BB%B4%E5%88%9A&Field=2&channel=searchEBook&ecode=UTF-8 黃維剛等， HYPERLINK /goreadbaoku.jsp?dxid=000006964539&ssnum=12626487&d=F14DBD1

2、B66B6DE92C17EBC29F58B7C9D&fenlei=1806030103&pkey=3784719 t /_blank 材料結(jié)構(gòu)與性能，華東理工出版社，2010年。開課單位：物理與光電工程學(xué)院材料物理系二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)本課程是我院材料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，主要介紹了材料的組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，重點(diǎn)在于闡述不同材料的組織結(jié)構(gòu)與材料性能之間的關(guān)系，使學(xué)生能夠從材料的組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來理解材料的研究和開發(fā)。通過本課程的學(xué)習(xí)，目的在于使學(xué)生掌握并了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能所涉及的主要基本概念、研究方法和技術(shù)手段；能夠應(yīng)用所學(xué)的知識解決在今后從事材料的研究、工藝開發(fā)、材

3、料設(shè)計(jì)與加工等方面所遇到的一些有關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)問題。三、教學(xué)內(nèi)容和要求第1章 材料的結(jié)構(gòu)特征（6學(xué)時(shí)）1.1 材料的原子結(jié)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）（1）了解物質(zhì)的組成、元素周期律和原子結(jié)構(gòu)參數(shù)的周期性、電離能和電子親和能以及電負(fù)性的概念； （2）掌握化學(xué)鍵的概念，通過化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)、晶體的生長習(xí)性、晶體缺陷、晶帶能、介電特性的關(guān)系來理解化學(xué)鍵的重要應(yīng)用和指導(dǎo)意義； 重點(diǎn)：化學(xué)鍵的概念及其應(yīng)用難點(diǎn)：化學(xué)鍵的概念及其性質(zhì)特點(diǎn)1.2 材料的電子結(jié)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）（1）了解原子的電子排列、單電子原子核外電子的能量狀態(tài)、能量最低原理、泡里不相容原理和洪特規(guī)則； （2）掌握能帶結(jié)構(gòu)、金屬與絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)知識、半導(dǎo)體材

4、料的概念和分類；重點(diǎn)：能帶理論的理解和半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)知識的掌握難點(diǎn)：能帶理論的理解1.3 材料的晶體結(jié)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）（1）理解晶體的物理性能與結(jié)構(gòu)對稱性間的關(guān)系； （3）理解晶體的宏觀對稱性和微觀對稱性；重點(diǎn)：晶體對稱性及性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系難點(diǎn)：晶體對稱性 第2章 鋼鐵材料的結(jié)構(gòu)與性能（4學(xué)時(shí)）2.1馬氏體組織與性能（2學(xué)時(shí)）（1）了解馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)、馬氏體的組織形貌； （2）理解板條型和片狀馬氏體的特點(diǎn)，馬氏體組織強(qiáng)度的概念和表示方法； （3）掌握馬氏體組織的斷裂韌性和疲勞強(qiáng)度的概念及測量方法；重點(diǎn)：馬氏體組織的斷裂韌性和疲勞強(qiáng)度的重要性難點(diǎn)：馬氏體的硬度、斷裂韌性和疲勞強(qiáng)度的表達(dá)方式 2.2

5、 貝氏體組織結(jié)構(gòu)與性能（2學(xué)時(shí)）（1）了解貝氏體的組織結(jié)構(gòu)，上貝氏體、下貝氏體、無碳化貝氏體的特點(diǎn)； （2）理解貝氏體組織強(qiáng)度的影響因素及估算方法； （3）掌握貝氏體組織的斷裂韌性和疲勞強(qiáng)度的概念及測量方法，貝氏體/馬氏體復(fù)相組織的性能；重點(diǎn)：貝氏體組織的斷裂韌性和疲勞強(qiáng)度的相關(guān)知識難點(diǎn)：貝氏體/馬氏體復(fù)相組織的性能第3章 輕合金的組織與性能（4學(xué)時(shí)）3.1 鋁及其合金的組織與性能（1.5學(xué)時(shí)）（1）了解鋁及其合金的基本簡介內(nèi)容； （2）理解鋁合金組織與強(qiáng)化機(jī)理，理解共格強(qiáng)化、模量強(qiáng)化、化學(xué)強(qiáng)化和有序強(qiáng)化等機(jī)制； （3）掌握鋁合金的斷裂韌性和疲勞強(qiáng)度的概念及影響因素；重點(diǎn)：鋁合金的斷裂韌性和疲

6、勞強(qiáng)度的參數(shù)性能 難點(diǎn)：合金組織的強(qiáng)化機(jī)制3.2 鎂及鎂合金的組織結(jié)構(gòu)與性能（1.5學(xué)時(shí)）（1）了解鎂及鎂合金的基本特性和組織特點(diǎn)； （2）理解鎂合金的固溶、時(shí)效和細(xì)晶強(qiáng)化方法的特點(diǎn)； （3）掌握鎂合金的斷裂韌性、疲勞強(qiáng)度和蠕變性能的影響因素及其規(guī)律；重點(diǎn)：斷裂韌性、疲勞強(qiáng)度和蠕變性能的參數(shù)性質(zhì)難點(diǎn)：鎂合金斷裂韌性等性能的影響因素的規(guī)律 3.3 鈦及鈦合金的結(jié)構(gòu)與性能（1學(xué)時(shí)）（1）了解鈦及鈦合金的組織結(jié)構(gòu)，純鈦和鈦合金組織之間的區(qū)別； （2）理解鈦及鈦合金的力學(xué)性能； （3）掌握鈦合金的力強(qiáng)度、塑性和斷裂韌性等性能；重點(diǎn)：鈦及鈦合金的力學(xué)性能難點(diǎn)：鈦合金的力強(qiáng)度、塑性和斷裂韌性等性能特點(diǎn)第4

7、章 非晶合金材料的結(jié)構(gòu)與性能（4學(xué)時(shí)）4.1非晶合金與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變（1學(xué)時(shí)）（1）了解非晶合金的特點(diǎn)； （2）理解平衡體系的概念； （3）掌握非晶合金與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的概念；重點(diǎn)：非晶合金與非晶態(tài)轉(zhuǎn)變難點(diǎn)：平衡體系的概念 4.2非晶合金的結(jié)構(gòu)特征（1學(xué)時(shí)）（1）了解衍射法結(jié)構(gòu)表征和短程有序的概念； （2）理解非晶結(jié)構(gòu)模型的分類及其特點(diǎn)； （3）掌握短程有序結(jié)構(gòu)單元、結(jié)構(gòu)參量的表述，以及化學(xué)短程有序的理解；重點(diǎn)：短程有序結(jié)構(gòu)的描述難點(diǎn)：非晶結(jié)構(gòu)模型的特點(diǎn) 4.3非晶合金的物理性能（1學(xué)時(shí)）（1）了解非晶合金的一般力學(xué)性能，強(qiáng)度、塑性、韌性等； （2）理解耐腐蝕性能，金屬的腐蝕理論和腐蝕行為； （3）掌

8、握非晶合金的磁學(xué)性能和耐腐蝕性能的特點(diǎn)，以及催化性能等其他特性；重點(diǎn)：非晶合金的耐腐蝕性能難點(diǎn)：非晶合金的基本磁學(xué)性能 4.4大塊非晶合金（1學(xué)時(shí)） （1）了解大塊非晶合金的晶化過程及制備方法和過程，并了解大塊非晶合金應(yīng)用展望； （2）理解熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)形成原理，大塊非晶合金成分的設(shè)計(jì)原則； （3）掌握幾種重要大塊非晶合金及其應(yīng)用，以及合金成分設(shè)計(jì)原則；重點(diǎn)：大塊非晶合金的制備方法和合金成分設(shè)計(jì)原則難點(diǎn)：合金成分的設(shè)計(jì)原則 第5章 結(jié)構(gòu)陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能（6學(xué)時(shí)）5.1 原子結(jié)合鍵與晶體類型（3學(xué)時(shí)）（1）了解離子鍵與離子晶體、共價(jià)鍵與共價(jià)晶體的關(guān)系、陶瓷的典型晶體結(jié)構(gòu)和硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)； （2

9、）理解離子晶體的鮑林規(guī)則及特點(diǎn)、共價(jià)鍵的特點(diǎn)和范德瓦爾斯鍵的作用； （3）掌握二元、三元陶瓷結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和硅酸鹽結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；重點(diǎn)：離子鍵與離子晶體、共價(jià)鍵與共價(jià)晶體難點(diǎn)：陶瓷和硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)5.2 陶瓷的強(qiáng)度與斷裂（3學(xué)時(shí)）（1）了解陶瓷材料的彈性模量、強(qiáng)度、斷裂韌性、抗熱震性能和塑性變形的概念和定義； （2）理解彈性模量與晶體位向和溫度的關(guān)系，理解影響陶瓷材料強(qiáng)度的因素以及塑性變形的機(jī)制； （3）掌握陶瓷增韌的幾種方法、改善抗熱震性能的途徑、相變增韌和微裂紋增韌的原理，掌握氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷和氮化物陶瓷的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；重點(diǎn)：陶瓷增韌的幾種方法和原理，塑性變形的機(jī)制和彈性模量與晶體位向和溫度的關(guān)系

10、難點(diǎn)：陶瓷增韌的幾種方法和原理 第6章 磁性材料的結(jié)構(gòu)及性能（4學(xué)時(shí)）6.1材料的結(jié)構(gòu)與磁性（2學(xué)時(shí)）（1）了解材料的磁性和磁化過程； （2）理解電子的自旋磁矩和電子自旋和軌道的相互作用； （3）掌握抗磁、順磁和磁疇的概念，以及磁化過程；重點(diǎn)：磁化過程難點(diǎn)：磁疇的概念 6.2 磁性材料（2學(xué)時(shí)）（1）了解磁性材料的分類，R-Fe-B、Sm2Fel7N的結(jié)構(gòu)和納米晶復(fù)合磁性材料的結(jié)構(gòu)； （2）理解R-Fe-B、Sm2Fel7N和納米晶復(fù)合磁性材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系； （3）掌握R-Fe-B、Sm2Fel7N和納米晶復(fù)合磁性材料的結(jié)構(gòu)；重點(diǎn)：R-Fe-B、Sm2Fel7N和納米晶復(fù)合磁性材料的結(jié)構(gòu)

11、與性能難點(diǎn)：納米晶復(fù)合磁性材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系 第7章 光功能材料的結(jié)構(gòu)與性能（4學(xué)時(shí)） 7.1 光學(xué)功能材料的基本概念與分類（1學(xué)時(shí)）（1）了解光學(xué)功能玻璃、晶體和塑料的特點(diǎn)與應(yīng)用； （2）理解光學(xué)功能材料的基本概念； （3）掌握光學(xué)功能玻璃、光學(xué)功能晶體和光學(xué)功能塑料的特點(diǎn)；重點(diǎn)：光學(xué)功能玻璃、晶體和塑料的特點(diǎn)難點(diǎn)：光學(xué)功能玻璃、晶體和塑料的性能 7.2 光學(xué)功能材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1學(xué)時(shí)）（1）了解光學(xué)功能材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，晶體的非線性光學(xué)效應(yīng)； （2）理解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、晶體化學(xué)鍵理論和陰離子集團(tuán)理論； （3）掌握光學(xué)功能材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理；重點(diǎn)：晶體的非線性光學(xué)效應(yīng)和陰離子集團(tuán)理論難點(diǎn)：晶體化學(xué)鍵理論和陰離子集團(tuán)理論 7.3 典型倍頻晶體的結(jié)構(gòu)與性能（2學(xué)時(shí)）（1）了解普通晶體的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，了解鈮酸鋰晶體、磷酸二氫鉀族晶體和硼酸鹽晶體的基本結(jié)構(gòu)； （2）理解鈮酸鋰晶體、磷酸二氫鉀族晶體和硼酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，理解非線性光學(xué)性質(zhì)和摻雜晶體光學(xué)性質(zhì)的概念； （3）掌握鈮酸鋰晶體、磷酸二氫鉀族晶體和硼酸鹽晶體的物理性質(zhì)；重點(diǎn)：鈮酸鋰晶體、磷酸二氫鉀族晶體和硼酸鹽