清华大学材料科学基础教学大纲
《材料科学基础》课程教学大纲
《材料科学基础》课程教学大纲课程编号：08061211课程名称：材料科学基础英文名称：Fundamental of Materials Science课程类型：学科基础课课程要求：必修学时／学分：88／5.5 （讲课学时：80 实验学时：8 上机学时：0）适用专业：材料成型与控制工程；焊接技术及工程；金属材料工程；无机非金属材料工程一、课程性质与任务《材料科学基础》是材料科学与工程学院各专业学生学习和掌握材料的成分、组织结构与性能间的关系及其变化规律，特别是固体材料的结构、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规律的学科基础课，也是学生将来学习专业课程的理论基础。
本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本规律等方面的讲解；在培养实践能力方面着重试样的选取与制备及显微组织的观察等基本方法的训练，使学生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、 课程与其他课程的联系选修课：大学物理，材料物理化学本课程是在学习了大学物理、材料物理化学等课程后方能学习本课程；该课程也是学习后续专业课程的理论基础。
通过该课程的学习，使学生掌握材料的成分、组织结构与性能间的关系及其变化规律，从而为进一步深入学习材料科学与工程学院各专业的专业课程奠定基础，并且理论结合实践，使其有机的结合起来，形成一个完整的系统的专业学科基础理论体系。
三、课程教学目标1．学习并掌握常见的晶体结构与材料的相结构、晶体缺陷及固态材料中的原子扩散、材料的凝固、二元相图及塑性变形等基本知识，使学生在材料方面具有扎实的基础理论知识，了解并掌握金属材料产品由不同工艺形成的组织特征，具有开发和选用新材料的能力和工程实际应用的能力；（支撑毕业能力要求1.1、1.2）2．培养学生的工程实践学习能力，使学生掌握观察材料显微组织的实验方法，获得实验技能的基本训练，具有查阅有关技术资料的能力；（支撑能力毕业要求2.1、2.3）3．培养学生对金属材料的各类物理现象、特性进行研究并通过实验验证的能力。
《材料科学基础》课程教学大纲
《材料科学基础》课程教学大纲一、《材料科学基础》课程说明（一）课程代码：08131015（二）课程英文名称：Fun dame ntals of Materials Scie nee（三）开课对象：材料物理专业（四）课程性质：《材料科学基础》是材料科学与工程系各专业本科生的一门重要的专业基础课，以介绍工程材料的基础理论为目的，既具有较强的理论性，又与生产实际有紧密的联系。
研究材料的成份、组织结构、性能及三者间的关系。
（五）教学目的：掌握有关工程材料的基本理论和知识，训练用所学理论分析实际问题的方法和思路。
初步掌握材料的科学实验方法和有关的实验技术；掌握定量、半定量地解决工程材料问题的方法。
（六）教学内容：本课程主要包括工程材料中的原子排列、固体中的相结构、凝固、相图、固体中的扩散、塑性变形、回复与再结晶、固态相变、复合效应与界面，以上内容都是材料科学的基础理论，它对于发展新材料、培养学生创新能力具有深远的意义。
（七）学时数、学分数及学时数具体分配学时数：72学时分数：4 学分学时数具体分配：（八）教学方式：以讲授为主的教学方式。
（九）考核方式和成绩记载说明：考核方式为考试。
严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。
综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40%，期末成绩占60%。
二、讲授大纲与各章的基本要求第一章工程材料中的原子排列教学要点：通过本章的学习使学生掌握固体中原子的排列方式和分布规律，包括固体中的原子是如何相互作用并结合起来的，晶体的特征及其描述方法，晶体结构的特点，各种晶体间的差异，以及晶体结构中缺陷的类型及性质。
这些都是本章重点介绍的内容。
这些知识不仅是学习材料学科课程的基础，也是学习其他专业课程比不可少的基础。
1. 掌握晶面、晶向的表示方法2 •熟悉三种典型的晶体结构3 •晶体缺陷的基本类型、基本特征、基本性质4•位错的应力场和应变能；位错的运动与交互作用教学时数：13 学时教学内容：第一节原子键合一、固体中的原子的结合键（金属键、共价键、离子键、分子键、氢键）二、工程材料的分类第二节原子的规则排列一、晶体学基础（晶体、结构、空间点阵、布拉菲点阵晶面指数、晶向指数、晶面间距）二、晶体结构及其几何特征（金属中常见晶体结构、陶瓷的晶体结构）第三节原子的不规则排列一、点缺陷（平衡浓度、形成、结构和能量）二、线缺陷（位错的基本类型、柏氏矢量、位错密度、作用在位错上的力及位错的运动、位错的应力场与应变能位错之间的交互作用、位错的增值、塞积与交割、实际晶体中的位错）三、面缺陷（晶界、亚晶界、挛晶界和相界）考核要求：1、原子键合1.1 固体中的原子的结合键（识记）1.2 工程材料的分类（领会）2、原子的规则排列2.1 晶体学基础（领会）2.2 晶体结构及其几何特征（识记）3、原子的不规则排列3.1点缺陷（应用）3.2线缺陷（应用）3.3面缺陷（领会）第二章固体中的相结构教学要点：通过本章的学习使学生掌握固熔体、化合物、陶瓷晶体相、玻璃相及分子相等五类。
材料科学基础C(一) 教学大纲
材料科学基础C(一)一、课程说明课程编号：070306Z10课程名称：材料科学基础C(一)/ Fundamental of Material Science C (一)课程类别：专业教育课程学时与学分: 48/3先修课程要求: 大学化学大学数学大学物理物理化学金工实习适应专业：高分子材料科学与工程教材、教学参考书:1. （美）William F.Smith Javad Hashemi 主编.材料科学与工程基础（英文版.原书第4版）Foundations of Materials Science and Engineering .北京：机械工业出版社. 2006；2. 石德珂主编. 材料科学基础.北京：机械工业出版社. 2014；3. 胡赓祥、钱苗根主编. 材料科学基础.上海：上海科学技术出版社. 2010；4.(美)Donald R.Askeland Pradeep P. Phulé等主编.材料科学与工程基础.北京：清华大学出版社，2005。
二、课程设置的目的和意义《材料科学基础C(一)》是材料科学与工程专业重要的专业基础课。
设置《材料科学基础C(一)》作为高分子材料科学与工程专业的专业基础课，是为了让学生通过学习《材料科学基础C(一)》，能对整个材料学科有所了解，力求较全面地了解材料科学的基础知识：材料及晶体结构、缺陷、扩散，相图，拓展对金属材料的性能与成分、组织结构的关系的理解，并掌握金属材料研究的一些基本方法，构建材料组织结构与性能的知识体系，为各类材料性能的分析与提高奠定理论基础，并有利于创新性的开发新的材料体系，扩展专业领域，为从事材料及相关行业的研究开发工作奠定基础。
三、课程的基本要求知识：以材料为中心，从培养材料工程师着眼，有选择地选取基础知识内容。
课程分8章，第1-4章着重于原子结构与键合、固体结构（纯金属、离子和共价晶体结构及特征）、晶体结构缺陷（包括点缺陷、线缺陷和面缺陷）、固体中原子及分子的运动等基础知识上；第5-8章重点在于介绍金属材料的基本机械性能（滑移与孪晶变形、纯金属及合金的变形强化、冷变形金属的回复与再结晶、金属的热变形、动态回复再结晶、强化理论、金属材料的断裂，蠕变和疲劳性能），材料的相结构及相图（相律、纯金属的结晶理论、晶核的形成、晶核的成长；匀晶、共晶、包晶二元相图），工程常用合金知识（Fe-C合金及相图等）。
《材料科学基础》课程教学大纲
《材料科学基础》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：04200702、课程名称（中/英文）：材料科学基础/ Fundamentals of Materials Science3、学时/学分：材料科学与工程专业、复合材料专业：112学时/7学分；材料成型机控制工程专业：96学时/6学分4、先修课程：大学物理、普通化学、物理化学，5、面向对象：本科生6、开课院（系）：材料学院7、教材、教学参考书：教材：《材料科学基础》第二版，刘智恩主编，西北工业大学出版社，2003年参考书：1)《材料科学基础》，胡庚祥、蔡珣主编，上海交通大学出版社，2000年2)《材料科学基础》第二版，石德珂主编，西安交通大学出版社，2000年3)《材料科学基础》，潘金生、仝健民主编，清华大学出版社，1998年二、课程性质和任务本课程材料类各专业最主要的专业基础课。
以金属材料、陶瓷材料、高分子材料及复合材料为对象，从材料的电子、原子尺度入手，介绍了热力学、动力学理论及纳观、微观尺度组织、细观尺度断裂机制及宏观性能。
既具有较强的理论性，又与生产实践紧密相关。
其任务是：1)介绍材料的成分、微观结构、制备工艺及性能之间的关系；2)掌握材料科学与工程的基本理论，初步掌握分析、解决工程实际问题的思路和方法；3)初步掌握科学的实验方法和技术。
三、教学内容和基本要求第一章工程材料中的原子排列内容：1) 原子之间的键合2)晶体学的基本概念及点阵类型3)晶向指数和晶面指数及其表示方法4)金属的晶体结构特点5)陶瓷的晶体结构6)晶体缺陷的类型及特征要求：1) 熟练掌握晶面、晶向的表示方法2)熟练掌握三种典型的晶体结构3)熟练掌握晶体缺陷的基本类型、基本特征、基本性质4)熟练掌握位错的应力场和应变能；位错的运动与交互作用第二章固体中的相结构内容：1) 固溶体的分类、结构特点及性能2)金属间化合物相的分类、特点及性能3)陶瓷晶体相的结构及特点4)玻璃相及其形成要求：1) 熟练掌握合金相的主要类型，形成条件、影响因素和性能特点2)掌握玻璃相的形成条件第三章凝固与结晶内容：1) 结晶的基本规律2)结晶的基本条件3)晶核的形成4)晶体的长大5)结晶理论的应用要求：1) 熟练掌握凝固基本规律及过冷度的概念2)熟练掌握形核的基本条件3)熟练掌握晶体长大条件、界面类型、长大机制及固溶体形态4)了解凝固理论解释或说明实际生产问题第四章相图内容：1) 相、相平衡及相图制作2)二元匀晶相图3)二元共晶相图4)二元包晶相图5)其它二元要相图6)二元相图的分析方法7)相图的热力学解释8)铸锭（件）的组织与偏析9)三元相图要求：1) 熟练掌握二元匀晶、共晶、包晶相图的特点2)熟练掌握二元匀晶、共晶、包晶相图平衡、非平衡凝固成分变化规律，能够分析结晶过程及得到的组织，能够熟练运用杠杆定律计算相及组织相对含量3)能依据相图判断合金的工艺性能与机械性能4)掌握铁碳相图，能够分析平衡结晶过程及室温下所得到的相、组织，并计算其相对含量5)初步掌握复杂二元相图分析方法6)熟练掌握三元合金成分表示方法7)掌握三元匀晶、简单三元共晶、复杂三元共晶合金结晶过程中相与组织的转变规律8)能够绘制典型的等温截面图和垂直截面图9)了解具有包晶转变的三元合金相图及四相平衡转变的类型第五章材料中的扩散内容：1) 扩散定律及其应用2)扩散的微观机理3)扩散的热力学理论4)反应扩散5)一些影响扩散的重要因素要求：1) 掌握扩散第一、第二定律的表达式及适用的条件，各符号的意义和单位2)熟练掌握扩散的微观机制3)熟练掌握扩散系数的意义和影响扩散的因素4)认识几种重要的扩散现象5)了解扩散的实际应用，如渗碳过程等第六章塑性变形内容：1) 金属的应力—应变曲线2)单晶体的塑性变形3)多晶体的塑性变形4)合金的塑性变形5)冷变形金属的组织与性能要求：1) 熟练掌握滑移、孪生变形的主要特点2)熟练掌握滑移的微观机制3)熟练掌握多晶体塑性变形的过程、特点，以及细晶强化的机理4)熟练掌握合金塑性变形的特点，以及固溶强化、复相强化、弥撒强化的机理5)熟练掌握塑性变形对晶体微观组织结构、体系能量、力学性能和物理、化学性能的影响第七章回复与再结晶内容：1) 冷变形金属在加热时组织和力学性能的变化2)回复3)再结晶4)再结晶后的晶粒长大5)金属的热变形要求：1．熟练掌握冷塑性变形金属发生回复、再结晶和晶粒长大的条件、微观机理、影响因素2)掌握回复、再结晶的实际应用及晶粒大小的控制3)了解动态回复、动态再结晶的微观机制、性能特点等4)了解金属热变形的定义第八章固态相变内容：1) 固态相变类型2)固态相变理论简介3)固态相变主要类型举例要求：1) 了解固态相变的类型2)了解主要固态相变理论的基本思想3)了解典型的固态相变特点第九章复合效应与界面内容：1) 复合材料、增强体及复合效应2)复合材料增强原理3)复合材料的界面要求：1) 了解复合材料的分类2)了解复合材料增强原理3)了解界面类型、结合原理及性能四、实验内容和基本要求实验一、金相显微分析教学目标：学习和了解金相显微试样的制作过程和方法；通过对金相显微试样的分析，学习金相显微镜的使用方法，为以后的金相分析打下基础。
《材料科学基础》教学大纲
《材料科学基础》教学大纲一、课程基本信息课程名称：材料科学基础课程类别：专业基础课学分：＿____总学时：＿____适用专业：＿____先修课程：＿____后续课程：＿____二、课程性质与目标（一）课程性质《材料科学基础》是材料类专业的一门重要的学科基础课程，它是连接基础科学与工程应用的桥梁。
通过本课程的学习，学生将掌握材料科学的基本概念、基本理论和基本方法，为后续专业课程的学习和从事材料科学与工程领域的研究、开发和应用工作奠定坚实的基础。
（二）课程目标1、知识目标（1）掌握材料的晶体结构、晶体缺陷、相图、扩散、相变等基本概念和基本理论。
（2）熟悉材料的力学性能、物理性能、化学性能等与材料结构和组织的关系。
（3）了解材料科学领域的最新研究成果和发展动态。
2、能力目标（1）具备运用材料科学的基本理论分析和解决材料工程实际问题的能力。
（2）能够进行材料的成分设计、工艺设计和性能预测。
（3）具有查阅相关文献和资料，获取新知识和新信息的能力。
3、素质目标（1）培养学生的科学思维方法和创新意识。
（2）增强学生的工程意识和实践能力。
（3）提高学生的综合素质和社会责任感。
三、课程内容与要求（一）晶体结构1、晶体学基础（1）掌握晶体的基本概念，如空间点阵、晶胞、晶格常数等。
（2）熟悉晶体的对称性和晶体的分类。
2、金属的晶体结构（1）掌握常见金属的晶体结构类型，如体心立方、面心立方和密排六方结构。
（2）了解金属晶体中的原子堆垛方式和间隙类型。
3、离子晶体结构（1）掌握离子晶体的结构规则和典型离子晶体的结构。
（2）了解离子晶体的配位数和半径比规则。
4、共价晶体结构（1）掌握共价晶体的结构特点和典型共价晶体的结构。
（2）了解共价键的特性和共价晶体的性能。
（二）晶体缺陷1、点缺陷（1）掌握点缺陷的类型，如空位、间隙原子和杂质原子。
（2）熟悉点缺陷的形成能和平衡浓度的计算。
2、线缺陷（1）掌握位错的基本概念，如刃型位错、螺型位错和混合位错。
材料科学基础课程实验教学大纲
《材料科学基础》课程实验教学大纲课程名称：材料科学基础英文名称：Basic Knowledge of Materials Science课程编号：1505111511 实验课性质：非单独设课课程负责人：吕宇鹏开放实验项目数：2大纲主撰人：陈鹭滨大纲审核人：姜江一、学时、学分课程总学时：118 实验学时：18学时课程总学分：6 实验学分：二、适用专业及年级金属材料、材料连接、塑性成型、液态金属，三年级三、实验教学目的与基本要求目标：进一步理解和掌握课堂教学内容，加强基本技能的训练，培养学生动手能力、观察分析问题的能力和严谨的科学态度，缩短理论与实际的距离。
要求：1. 熟悉金相分析方法、学会准备金相试样、正确使用金相显微镜。
2. 掌握硬度计的原理和基本操作。
能识别钢和铸铁的典型组织。
3. 掌握化学成分、热处理工艺—组织—性能之间的关系，能根据组织判断合金的性能特点。
四、主要仪器设备金相显微镜、双头抛光机、砂轮机、布氏硬度计、洛氏硬度计六、考核方式要求每个学生必须参加实验，根据所得的实验数据进行分析，并写出实验报告。
七、实验教科书、参考书（一）教科书陈鹭滨. 材料科学基础实验指导书. 济南，山大南校区印刷厂，2004《工程材料学》课程实验教学大纲课程名称：工程材料学英文名称：Science of Engineering Material课程编号：1501711512 实验课性质：非单独设课课程负责人：敖青开放实验项目数：4大纲主撰人：朝志强大纲审核人：陈鹭滨一、学时、学分课程总学时：64 实验学时：8 课程总学分：3 实验学分：二、适用专业及年级金属材料三年级三、实验教学目的与基本要求目的：深入了解金属材料的成分、组织、热处理与性能的关系：掌握常用金属材料的金相组织、冶金及热处理缺陷：培养学生的实验技能及分析问题的能力。
要求：实验前预习实验指导书：学会使用金相显微镜进行常用材料的组织分析：遵守实验室的规章制度，及时完成实验报告。
材料科学基础课程教学大纲
材料科学基础课程教学大纲
一、课程背景与目标
材料科学基础课程是材料科学与工程专业的一门基础性课程，旨在培养学生对材料科学基本理论和基本知识的理解和掌握，为其后续的专业学习和科研工作打下坚实的基础。
本课程通过系统地讲授材料结构、性能与应用等方面的基础知识，旨在培养学生的科学思维、分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容
1. 材料科学基础
1.1 材料科学的发展历程
1.2 材料科学的研究方法与手段
1.3 材料科学的基本概念和专业术语
2. 材料结构与性能
2.1 材料的晶体结构与非晶体结构
2.2 材料的晶体缺陷与非晶缺陷
2.3 材料的晶体结构与性能关系
2.4 材料的物理性质与化学性质
2.5 材料的机械性能与材料强度
3. 材料制备与加工
3.1 金属材料的制备与加工
3.2 陶瓷材料的制备与加工
3.3 高分子材料的制备与加工
3.4 复合材料的制备与加工
3.5 材料制备与加工中的工艺控制与监测
4. 材料性能测试与分析
4.1 材料性能测试的基本原理与方法4.2 材料力学性能测试与分析
4.3 材料热学性能测试与分析
4.4 材料电学性能测试与分析。
《材料科学基础》课程教学大纲
《材料科学基础》课程教学大纲一．课程名称：材料科学基础二．课程代码：MS101三．学时：48学时（3学分）四．授课对象：本科生五．前置课程：无六．课程性质：专业基础课七．课程目标：1．使学生了解材料科学的基本概念和基本原理。
2．培养学生运用材料科学知识解决实际问题的能力。
3．激发学生对材料科学研究的兴趣。
八．教材与参考书：参考书：九．教学内容和要求：1．材料科学概述1.1材料科学的定义和研究内容1.2材料科学的发展历程1.3材料分类和材料选择原则1.4材料的性能和结构1.5材料科学与工程应用2．材料结构与组成2.1原子结构与结晶2.2晶体缺陷与非晶态材料2.3材料的组织和相变3．材料工艺与加工3.1材料的制备过程3.2材料的加工方法和加工工艺3.3材料表面处理和改性4．材料性能与评价4.1材料的物理性能4.2材料的力学性能4.3材料的化学性能4.4材料的热学性能4.5材料的电学性能4.6材料的光学性能4.7材料的磁学性能4.8材料的导热性能5．材料选型与应用5.1材料的优化设计5.2材料的可持续发展5.3材料在能源领域的应用5.4材料在医药领域的应用5.5材料在环境保护领域的应用5.6材料在信息技术领域的应用十．教学方法：1．理论教学通过课堂讲授，结合多媒体和实例分析，引导学生理解材料科学的基本概念和原理。
2．实验教学开展相关实验，使学生通过自己动手操作和观察结果，加深对材料科学的理解。
3．课外阅读鼓励学生参考相关专业书籍和论文，加强对材料科学知识的深入了解。
十一．考核方式：1．平时成绩（20%）包括课堂表现和实验报告的评分。
2．期中考试（30%）涵盖了课程的基本概念和原理。
3．期末考试（50%）对整个课程的知识和理解进行综合考察。
十二．教学进度安排：教学周数主题内容第1周材料科学概述材料科学的定义和研究内容第2周材料分类和材料选择原则材料的分类和选用原则第3周材料的结构和组成材料的原子结构和结晶第4周材料的组织和相变材料的组织和相变第5周材料的制备过程材料的制备方法和工艺第6周材料的加工方法和加工工艺材料的加工方法和工艺第7周材料表面处理和改性材料表面处理和改性方法第8周期中考试第9周材料的物理性能材料的物理性能和测试方法第10周材料的力学性能材料的力学性能和测试方法第11周材料的化学性能材料的化学性能和测试方法第12周材料的热学性能材料的热学性能和测试方法第13周材料的电学性能材料的电学性能和测试方法第14周材料的光学性能材料的光学性能和测试方法第15周材料的磁学性能材料的磁学性能和测试方法第16周材料的导热性能材料的导热性能和测试方法第17周材料的优化设计材料的优化设计方法第18周材料的可持续发展材料的可持续发展原则第19周材料在能源领域的应用材料在能源领域的应用第20周材料在医药领域的应用材料在医药领域的应用第21周材料在环境保护领域的应用材料在环境保护领域的应用第22周材料在信息技术领域的应用材料在信息技术领域的应用第23周复习第24周期末考试十三．补充说明：本课程注重理论与实践相结合，通过实验教学和课外阅读，培养学生的实际操作能力和科学研究能力。
《材料科学基础》教学大纲
《材料科学基础》教学大纲课程名称：材料科学基础学时：48学时学分：3学分课程目标：本课程旨在培养学生对于材料科学的基础知识与理解。
通过学习材料分类、结构、性能以及材料制备和表征的基本原理，学生将掌握材料科学基础知识，为进一步深入学习高级材料科学课程打下坚实的基础。
教学内容：第一章：材料科学概论（2学时）1.1材料科学的发展历程1.2材料在人类社会中的作用和意义1.3材料科学的研究内容和方法第二章：材料结构与性能（10学时）2.1材料的结构层次2.2结晶与非晶材料2.3晶体结构与晶格常数2.4材料的缺陷与缺陷对材料性能的影响2.5材料的力学性能、热学性能、电学性能等基本性能第三章：材料制备与处理（12学时）3.1材料的物质相与相图3.2材料的熔融法制备3.3材料的溶液法制备3.4材料的气相法制备3.5材料的固相反应制备3.6材料的表面处理与改性第四章：材料表征与分析（12学时）4.1材料的显微结构表征4.2材料的物理性能测试与测量4.3材料的化学成分分析4.4材料的表面形态与性质分析4.5材料的晶体结构表征第五章：新材料的发展与应用（12学时）5.1金属材料和合金的发展与应用5.2无机非金属材料的发展与应用5.3有机高分子材料的发展与应用5.4先进功能材料的发展与应用教学方式：本课程采用多种教学方法，包括课堂讲授、案例分析、小组讨论和实验室实践等。
通过理论与实践相结合的教学方式，促进学生对材料科学的深层次理解和应用能力的培养。
考核方式：课程考核主要包括平时成绩和期末考试。
平时成绩占总成绩的30%，包括课堂表现、小组讨论和实验报告等；期末考试占总成绩的70%，考查学生对于课程内容的理解和应用能力。
参考教材：1.王晓琪、李大鹏.材料科学基础[M].高等教育出版社.2.张安生、张雄飞、常凤祥.材料科学概论[M].高等教育出版社.3.陈传锋、郭晓义、沈宏.材料科学与工程导论[M].高等教育出版社.备注：本课程以培养学生的材料科学基础知识和理解能力为主要目标。
《材料科学基础》教学大纲
《材料科学基础》教学大纲课程编号：030125开课院系：材料学院材料学系课程类别：材料专业必修。
适用专业：材料专业。
课内总学时：118学分：13实验学时：0课内上机学时：0先修课程：物理化学，普通物理，普通化学。
执笔：杨平审阅：•课程教学目的本课程是材料科学与工程学科的基础课，是材料科学与工程学科工程技术人员的基本知识和基本能力的重要组成部分，同时又是基础课与专业课之间的桥梁。
通过这一课程，使学生在掌握材料科学的基本原理基础上，培养学生运用基础理论解决实际(专业)问题的方法和思路，初步了解材料科学与工程学科的思维方法；也为将来工作过程自学材料领域的其他知识、学习新材料和新工艺打下良好的基础。
•课程教学基本要求1．课程重点：掌握材料内部最基本的性质和材料制备过程中材料内部发生的最基本的变化及规律，以及材料所表现出的行为；学到将材料科学基本原理应用于分析材料制备过程并进行优化的方法和思路；掌握将以前数学、物理、物理化学理论应用到本门课的理论方法。
2．课程难点：•本课程是学生全面接触专业领域的课程，它具有概念多、知识面宽、应用基础理论广的特点，有一定的难度。
•本课程涉及的内容非常广泛，有交叉学科的特征，学生常在综合运用以前所学知识上遇到困难。
学生不习惯于将以前所学知识及时应用到后续课程，例如，学生常常不愿将数学理论应用到材料科学基础课程中。
•学生习惯于学新知识，但不习惯于马上用新知识；而本课程的特点是后面的许多章节要用到以前章节的知识；若不及时消化前面各章节内容，后面的章节也很难学通。
因此，本课程学习时要多思考这一章和那一章的区别和联系，这一节与那一节的联系与区别，这一概念和那一概念的联系与区别。
•学生习惯了数学、物理中严格的推导，学生常常对本课程常出现的简化过程不习惯或不以为然，认为不够科学；不了解实际过程很复杂，只有经必要的简化，避开次要问题，才能及时地解决主要问题。
3．能力培养要求：根据本课程的任务和目标，要打下材料科学与工程学科的良好基础，培养用基础理论分析实际问题的能力以及培养一定的自学能力，所以按这些方面来评价教学效果。
《材料科学与工程基础》课程大纲
《材料科学与工程基础》课程大纲一、课程概述课程名称（中文）：材料科学与工程基础（英文）：Fundamentals of Materials Science and Engineering课程编号：14241009课程学分：3课程总学时：48课程性质：专业课二、课程内容简介《材料科学与工程基础》是一门以材料为研究对象的科学，其研究内容涉及高分子材料、无机非金属材料、复合材料等各种材料的成分、结构、加工同材料性能及材料应用之间的相互关系，在材料科学与工程专业教学计划中是一门重要的专业基础课。
通过本课程的学习，使学生充分掌握材料科学的基础理论，深入理解材料的组成-结构-工艺-性能之间的关系。
为后继专业课程的学习打下良好的基础。
三、教学目标与要求通过本课程的教学，使学生获得材料科学与工程专业高等工程技术人才所必须掌握的材料科学的基本概念、基本理论和基本原理等知识，培养学生分析解决生产实际问题的能力，进行新材料、新工艺研究开发的初步能力，培养学生的专业素质、科学思维、创新精神要求通过本课程的教学,使学生掌握本课程中的基本概念、基本原理和相关的知识，了解用物理化学等基本原理阐明材料形成过程中的组成、结构、工艺与性能之间关系及相互联系，注重知识的连贯性和增强分析问题和解决问题的能力。
四、教学内容与学时安排第一章绪论（2学时）1. 教学目的与要求：了解本课程的学习内容、性质和作用。
2. 教学重点与难点：《材料科学基础》课程的性质、任务和内容，以及在材料科学与工程技术中的作用。
第二章材料结构基础（18学时）1. 教学目的与要求：掌握描述原子中电子的空间位置和能量的四个量子数、核外电子排布遵循的原则;元素性质、原子结构和该元素在周期表中的位置三者之间的关系；原子间结合键分类及其特点；正确理解并掌握高分子链的近程和远程结构。
掌握结晶的热力学、结构和能量条件；相律的应用、克劳修斯——克拉珀龙方程的应用；均匀形核的临界晶核半径和形核功的推导；润湿角的变化范围及其含义；液—固界面的分类及其热力学判据；晶体的生长方式及其对生长速率的关系；阿弗拉密方程的应用；液—固界面结构和液—固界面前沿液体的温度分布对晶体形态的影响；减小晶粒尺寸的方法；了解亚稳相出现的原因；高分子结晶与低分子结晶的相似性和差异性；2. 教学重点与难点：重点：（1）晶向、晶面的表示及其指数的计算；（2）面心立方、体心立方、密排六方晶体的主要参数和计算方法；（3）立方晶体的间隙；（4）点缺陷的主要类型，扩散激活能和FICK第一定律；（5）四种转变类型及特点。
材料科学基础II课程教学大纲
材料科学基础II 课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：材料科学基础所属专业：材料物理，材料化学课程性质：专业基础课学分：8（二）课程简介、目标与任务；课程简介：本课程是材料学科本科生的一门专业基础课。
它的要紧任务是使学生对材料分类、成份、结构、性能、加工生产、科研、应用和它的过去、此刻和以后有必然的了解，并对材料科学与工程有一个较全面而又归纳的了解。
同时，使学生把握完整全面的材料科学相关的基础知识。
本课程的覆盖面较宽，要介绍工程材料的分类、结构与性能，生产制备，科研和应用、和与经济和社会相容等内容，材料的进展历史，目前状况和进展趋势。
各章节除介绍相关材料的大体知识外，尽可能反映该领域的新功效、新进展及其在新技术中的应用。
用必要的例子生动地描述出该领域的大体情形、动态和趋势。
从那个意义上说，它不是一门传统的导论课，而是学生把握材料科学基础知识的基础课。
它让学生了解这一领域的基础、现状和前景。
课程对材料研究的假设干方式也做一些简介。
目标与任务：通过本课程教学，使学生对材料科学基础知识和材料的生产进程有一个较全面、较归纳的了解；对当前材料科学研究的前沿有初步了解；培育学生对材料科学的爱好。
初步把握各类工程材料的大体概念，包括组织、结构、性能、生产进程和工程应用和他们之间的彼此关系等；初步了解材料科学的研究前沿和我校材料学科的科研工作简况。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；本课程是材料专业的专业基础课，本课程的学习需要学生具有高等数学、大学物理、大学化学，固体物理等作基础，同时又是材料专业的专业课（如金属材料学、陶瓷材料学、高分子材料、功能材料等）的基础。
（四）教材与要紧参考书。
1、《 Materials Science and Engineering An Introduction 》6th edition, William D. Callister,JR., John Wiley & Sons, Inc. 20032、《材料科学与工程基础》顾宜主编化学工业出版社 20053、《材料科学与工程》Donald R. Askeland, Pradeep P. Phule, 清华大学出版社4、《材料科学与工程导论》王高潮主编机械工业出版社5、《复合材料科学与工程》倪礼忠陈麒编著，科学出版社 20026、《材料结构分析基础》余焜编著科学出版社 20027、《材料科学与材料工程基础》， L. H. 范弗莱克著，夏宗宁、邹定国译，机械工程出版社，19848、《材料科学与材料工程导论》， K. M. 罗尔斯、.考特尼、J.伍尔夫著，范玉殿、夏宗宁、王英华译，科学出版社，19829、《The Science and Engineering of Materials》（3rd edition），，PWS Publishing Co，1994二、课程内容与安排（一）教学方式与学时分派教学方式：课堂教学，讨论，课下文献调研与综述，72学时（二）内容及大体要求第十二章陶瓷的结构与特性（参考时数：8）引言；陶瓷的晶体结构；硅酸盐陶瓷的结构；碳；陶瓷中的缺点；离子型材料中的扩散；陶瓷的相图；陶瓷的韧性断裂；陶瓷脆性断裂；应力-应变行为；塑性变形的机制；其他力学性能【重点把握】：陶瓷的晶体结构，陶瓷分类，陶瓷应力应变行为及塑性变形机制，【把握】：陶瓷的结构类型,离子性陶瓷的结构计算原那么,硅酸盐陶瓷的结构分类,碳的多种形态,陶瓷中的缺点类型,缺点密度计算,陶瓷的典型的应力应变行为特点,陶瓷塑性形变的机制【难点】：离子性陶瓷的结构预测与计算,缺点种类及密度计算第十三章陶瓷的应用于加工（参考学时数：8）引言；玻璃应用与温度特性；玻璃的成型；玻璃的热处置；玻璃陶瓷；可塑性矿物原料的特性；非塑性成份特性；传统陶瓷生产技术；耐火材料；特殊耐火材料；磨料陶瓷；压粉；带式浇铸；水泥；先进陶瓷的应用；【重点把握】：陶瓷的分类，陶瓷的成型方式【把握】：陶瓷的分类,不同种类的陶瓷加工成型的工艺类型,能够耐火的温度和稳固利用的温度,玻璃的成型工艺类型,玻璃的生产工艺,传统陶瓷应用和种类,工具陶瓷应用和种类,功能陶瓷应用和种类,耐火陶瓷应用和种类,结构陶瓷应用和种类,特殊陶瓷的应用和种类【难点】：陶瓷的性能与应用,陶瓷的成型工艺和生产工艺第十四章聚合物的结构（参考学时数：8）引言；烃分子；聚合物分子；聚合物分子化学；分子量；聚合物分子形状；聚合物分子结构；分子构型；共聚物；聚合物晶性；聚合物结晶机理；【重点把握】：聚合物的分类，聚合物的结构层次，聚合物的分子量与聚合度【把握】：均聚物，共聚物，结构单元，接枝聚和物，线形聚合物，交联聚合物，网状聚合物，立体同分异构，顺式立构，反式立构，无规立构，相间共聚物，嵌段共聚物，无规共聚物，晶体结构，球晶结构，链折叠模型，数均分子量，质均分子量，聚合度【难点】：聚合物的结构层次，聚合物的分子量和聚合度第十五章聚合物的特性、应用与加工（参考学时数：12）应力-应变行为；宏观形变；粘弹性形变；聚合物的断裂；其他特性；部份晶化聚合物的形变；阻碍晶化聚合物力学特性的因子；高弹体形变；晶化；熔化；玻璃转变；熔化温度和玻璃转变温度；阻碍熔化和玻璃转变温度的因子；塑料；高弹体；纤维；其他应用；先进聚合物材料；聚合；聚合物填加剂；塑料的成型技术；高弹体的生产；纤维和薄膜的生产【重点把握】：聚合物的应力应变行为，聚合物的弹性和塑性变形机理，聚合物的晶化、熔化和玻璃转变现象和阻碍熔化和玻璃转变温度的因子【把握】：聚合物的应力应变行为，宏观变形，粘弹性行为，聚合物的断裂，其他力学特性，部份晶化聚合物的形变，音响部份晶化聚合物的力学特性的因子，高弹体的形变，晶化，熔化，玻璃转变，熔化和玻璃转变温度，阻碍熔化和玻璃转变的因子，塑料，高弹体，纤维，其他应用，先进聚合物材料，聚合，添加剂，塑料成型技术，高弹体的生产，纤维和薄膜的生产【难点】：聚合物的弹性和塑性变形机理，聚合物材料的生产与加工第十六章复合材料（参考学时数：10）引言；大-颗粒复合材料；分散-强化复合材料；纤维长度的阻碍；纤维浓度和取向的阻碍；纤维相；基体相；聚合物基复合材料；金属基复合材料；陶瓷基复合材料；碳-碳复合材料；杂化复合材料；纤维增强复合材料生产；层状复合材料；三明治板料【重点把握】：复合材料的分类，复合材料的各向异性，增强想对复合材料性能的阻碍，基体相的性能特点，复合材料的力学特性【把握】：大颗粒复合材料，分散强化复合材料，纤维长度的阻碍，纤维浓度和取向的阻碍，纤维相，基体相，聚合物基体复合材料，金属基体复合材料，碳-碳复合材料，其它复合材料，纤维增强复合材料生产，片状复合材料，三明治结构复合材料【难点】：阻碍复合材料的性能的因素，纤维增强复合材料的轴向和横向拉伸强度、弹性模量的计算第十七章材料的侵蚀与退化（参考学时数：4）引言；溶胀和溶解；键合裂解；风化；电化学侵蚀；侵蚀速度；侵蚀速度的预测；钝化；环境效应；侵蚀的类型；氧化；侵蚀环境；侵蚀防护【重点把握】：引言，金属的侵蚀，陶瓷材料的侵蚀，聚合物材料的退化，侵蚀案例研究【把握】：电化学侵蚀，侵蚀速度，侵蚀速度预测，钝化，环境效应，侵蚀形式，侵蚀环境，侵蚀防护，氧化，聚合物的溶胀和溶解，键合裂解，聚合物的风化，人造全髋关节替换【难点】：电化学侵蚀的速度计算和侵蚀防护，侵蚀形式和侵蚀环境第十八章电学性能（参考学时数：6）引言；欧姆定律；电导率；导电机制；固体的能带结构；用能带和原子键合模型说明导电；电子迁移率；金属的电阻率；商业合金的电子特性；本征半导体导电性；非本征半导体的导电性；电导率和载流子浓度与温度的关系；霍尔效应；半导体器件；离子材料的电导；聚合物的电特性；电容；场矢量和极化；极化类型；介电常数对频率的依托关系；介电强度；介电材料；铁电性；压电性【重点把握】：导体的导电机理及规律，半导体的导电机理及规律，介电行为规律【把握】：欧姆定律，电导率，电子导电和离子导电，固体中的能带结构，导电的能带和原子成健模型说明，电子迁移率，金属的电阻率，商用合金的电学特性，内禀半导体，外禀半导体，电导率和载流子浓度随温度的转变，霍尔效应，半导体器件，离子材料中的导电，聚合物的电学特性，电容，场矢量和极化，极化的类型，介电常数的频率依托性，介电强度，绝缘材料，铁电材料，压电材料【难点】：不同材料的导电机理和所遵从的规律第十九章热学特性（参考学时数：2）引言；热容；热膨胀；热导率；热应力【重点把握】：定压热容，定容热容，热膨胀系数，热应力【把握】：热容的物理含义，定压热容，定容热容，热导率，热胀冷缩的机理，热应力的来源。
《材料科学基础》教学大纲
《材料科学基础》教学大纲一、课程信息二、课程内容（一）本课程的性质、目的本课程是材料科学与工程各专业的一门重要的学科基础理论课程，是该专业学生研究材料及其成型原理的重要理论基础。
本课程主要为专业课的学习提供有关材料科学的基础知识，为后继专业课程的学习、同时为将来从事材料的研究与开发打下坚实的理论基础。
该课程的教学目标是使学生充分掌握材料科学的基础理论，深入理解材料的组成、结构、性能和加工的规律及相互联系，能从材料组成-结构-性能-加工工艺相互联系的角度理解、解释材料制备、使用过程中的各种化学、物理现象和性能。
（二）基本教学内容第1章材料科学与工程材料与材料科学的重要地位，材料分类，材料性能与内部结构的关系，材料的制备与加工工艺对性能的影响，《材料科学基础》课程的性质、任务和内容以及在材料科学与工程技术中的作用。
介绍课程的学习方法，教学、考核的形式，主要参考书目。
第2章材料的原子结构目的要求：了解原子结构及建合类型，掌握物质的组成、原子的结构、电子结构和元素周期表，熟悉一次键（金属键、离子键、共价键）、二次健（范德华力和氢键）的定义、特点。
掌握材料中的结合键的类型对材料性能的影响，键-能曲线及其应用。
主要内容：1.原子结构主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数、原子量、原子价和电负性等基本概念，能量最低原理、包利不相容原理等基本原理，原子核外电子排布规律。
原子结构、原子排列对材料性能的影响。
2.材料中的结合键的类型、本质，各结合键对材料性能的影响，键-能曲线及其应用。
3.原子的堆垛和配位数的基本概念及对材料性能的影响。
4.显微组织基本概念和对材料性能的影响。
重点难点：结合键的类型、本质，各结合键对材料性能的影响，键-能曲线及其应用。
第3章材料的晶态结构目的要求：了解晶体的特点、空间点阵、晶胞、晶系和布拉菲点阵，晶向和晶面的表示方法，晶带和晶带定律、晶面间距，晶体的对称性，极射投影。
掌握三种典型的金属晶体结构，致密度和配位数，点阵常数和原子半径，晶体的原子堆垛方式和间隙，多晶型性。
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材料科学基础(1)
课程编号: 30350064
课程名称：材料科学基础（1）
英文名称：Fundamentals of Materials Science
学分：4
先修课程：普通物理、物理化学、工程力学
教材：材料科学基础，潘金生、仝健民、田民波，清华大学出版社，1998
一、课程简介：
“材料科学基础”是在原来“金属学”、“物理冶金”、“材料科学”、“金属物化”、“陶瓷物化”、“固体材料结构基础”等课程的基础上，为强化基础，突出共性，拓宽专业而向我系本科生开设的专业基础课。
本课程以材料科学与工程的基础理论，如晶体学、合金相理论、固体缺陷理论、热力学和动力学等为纲，讲授材料科学的基本概念和基础理论，是学生学习其他专业课的基础，也是今后从事材料研究工作的基础。
《材料科学基础1》重点讲授晶体学、固体材料的结构、晶体缺陷和范性形变、固体中的扩散等材料科学基础理论。
二、基本要求：
本课程是材料系最重要的专业基础课之一，内容多，覆盖面广，理论和概念比较集中，要求学生掌握材料科学的基本概念、基础理论及其应用。
三、内容提要：
第一章晶体学基础12学时
1.1 引言
1.2 空间点阵、晶胞和原胞、点阵常数
1.3 晶面指数和晶向指数
1.4 常见的晶体结构及其几何特征、配位数、紧密系数和间隙
1.5 晶体的堆垛方式、FCC、HCP和菱方晶体的比较
1.6 晶体的投影*
1.7 倒易点阵*
1.8 菱方晶系的两种描述：菱方轴和六方轴
1.9 晶体的宏观对称性--点群*
1.10 晶体的微观对称性--空间群：意义、表示、应用*
第二章金属材料14学时
2.1 引言
2.2 原子结构
2.3 结合键
2.4 分子的结构
2.5 晶体的电子结构
2.6 元素的晶体结构和性质
2.7 合金相结构概念
2.8 影响合金相结构的主要因素：原子/离子半径、电负性、电子价态
2.9 固溶体：意义、分类、特点、规律、性质等
2.10 离子化合物：特点、类型、应用
2.11 硅酸盐结构：基本特点及分类
2.12 金属间化合物（Ⅰ）：正常价化合物
2.13 金属间化合物（Ⅱ）：电子化合物
2.14 金属间化合物（Ⅲ）：尺寸化合物（1）、拓扑密排相（2）、间隙相2.15 金属间化合物（Ⅳ）：σ相和其他复杂化合物
2.16 合金相结构符号*
第三章晶体的范性形变12学时
3.1 引言
3.2 滑移系统和Schmid定律
3.3 滑移时参考方向和参考面的变化
3.4 滑移过程中晶体的转动
3.5 滑移过程的次生现象
3.6 单晶体的硬化曲线
3.7 孪生系统与原子运动
3.8 孪生要素和长度变化规律
3.9 孪晶和基体的位相关系
3.10 孪生系统的实验测定*
3.11 滑移和孪生的比较
3.12 多晶体范性形变的一般特点
3.13 冷加工金属的储能和内应力
3.14 应变硬化
3.15 多晶材料的择优取向（织构)
3.16 纤维组织和流线
3.17 晶体的断裂（Ⅰ）：微观方面*
3.18 晶体的断裂（Ⅱ）：断裂力学简介*
3.19 晶体的断裂（Ⅲ）：断口分析简介*
3.20 应变软化和超塑性*
第四章晶体缺陷14学时
4.1 引言
4.2 点缺陷的基本特征
4.3 点缺陷的实验研究
4.4 位错理论的提出
4.5 什么是位错
4.6 位错的普遍定义和博格斯矢量
4.7 位错的运动
4.8 位错密度和晶体的变形速率
4.9 位错的基本性质
4.10 固体弹性理论简介
4.11 位错应力
4.12 位错的弹性能和线张力
4.13 作用于位错的力
4.14 位错与位错间的交互作用
4.15 位错与点缺陷间的交互作用
4.16 位错的启动力：P-N力
4.17 镜像力
4.18 位错的起源与增殖
4.19 位错的塞积
4.20 位错的交割
4.21 面心立方晶体中的位错
4.22 位错反应
4.23 密排六方和体心立方晶体中的位错*
4.24 其他晶体中的位错*
4.25 小角度晶粒边界
4.26 大角度晶粒边界*
4.27 位错的实验观测*
4.28 位错理论的应用*
第五章固体中的扩散8学时
5.1 引言：意义、特点、分类
5.2 Fick定律
5.3 稳态扩散及其应用
5.4 非稳态扩散、各种边界条件下扩散方程的解*
5.5 D-C关系、悮野方法*
5.6 Kirkendall效应：现象与规律、实际意义
5.7 分扩散系统、Darken公式
5.8 扩散的微观理论和机制
Fick定律的微观形式
扩散机制：激活能、激活熵与激活自由能、频率因子
扩散系数计算简介
5.9 扩散的经验规律：成分、晶体结构、晶粒度、第三组元、温度应力等的影响
5.10 反应扩散：中间相形成规律和动力学
5.11 扩散动力学：Fick定律的普遍形式、原子迁移率、热力学因子、分扩散系数与自扩散系数的关系*
5.12 离子晶体中的扩散D-α关系，杂质对具有Frenkel缺陷对和Schottky缺陷对的晶体的导电性的影响*
5.13 实际应用：烧结和材料的相容性*
四、实验
ves相结构的计算机模拟
2.滑移系统的计算机分析
3.Cu-Zn系反应扩散的相分析
五、参考书：
1 包永千等,金属学基础,冶金工业出版社,1986
2 Elements of Materials Science and Engineering, Van Vlack.L.H.5h ed，Addison-Wwsley Publishing Co，1985
3 巴斯特CS，陶琨等译，金属的结构，机械工业出版社，1987
4 汪复兴，金属物理，机械工业出版社，1980
5 张孝文，固体材料结构基础，中国建筑工业出版社，1980
6 Cahn RW，Haasen P.Amsterdam et，Physical Metallurgy,3rd ed，North-Ho-Land Publishing，1983。