《材料科学基础》课程教学大纲
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《材料科学基础》课程教学大纲
一、课程基本信息
1、课程代码:0420070
2、课程名称(中/英文):材料科学基础/ Fundamentals of Materials Science
3、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