南京理工材料相变讲义重点

材料结构与相变(I)

大纲号：16130901学分：3学时：48执笔人：《材料结构与相变》修订组课程性

质：学科基础课

一、课程的地位与作用

《材料结构与相变》是为材料科学与工程”及材料加工与控制”专业的学生开设的一门学科基础课。课程以晶体结构、合金相图与相平衡、固态相变为基本内容，以金属材料为主，兼顾其它材料，主要讲授材料的结构、结构变化规律及结构与性能之间的内在联系，着重从

微观角度分析材料过程的规律，使学生系统掌握材料科学基础理论，认识材料和材料制备加

工过程的本质，为后续专业课程的学习打下基础。

二、课程的教学目标与基本要求

1. 教学目标

通过课堂讲授、实验等教学环节，使学生掌握材料的微观结构特点，认识材料形成的几何规律和能量要求，能够分析材料结构变化的内在因素和外在条件，以及材料相变与材料

结构变化的联系，了解研究材料相变的热力学和动力学基础理论和分析方法，初步掌握材料

科学分析研究事物的基本思想。并通过本课程的学习，培养学生抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力、探讨研究能力，能够综合运用所学知识去分析问题和解决问题。

2. 基本要求

(1) 了解和掌握材料微观结构特征；

(2) 掌握材料相变和相平衡热力学以及二元、三元相图基本知识;

(3) 理解材料性能与相结构之间的联系。

、主要内容

1晶体的几何结构

1.1 △几何晶体学

1.1.1空间点阵、晶胞

1.1.2晶系与布拉菲点阵

1.1.3晶向指数、晶面指数、晶面间距1.2 △纯金属的晶体结构

1.2.1典型的金属晶体结构

1.2.2 △★晶体结构的几何性质

1.3原子结合理论

1.4 △合金的晶体结构

1.4.1固溶体

1.4.2中间相

1.5陶瓷的晶体结构

1.5.1离子晶体

1.5.2共价晶体

1.6非晶态结构

2晶体缺陷

2.1点缺陷

2.1.1 △点缺陷的种类

2.1.2点缺陷的热力学分析

2.2 △★位错

2.2.1 △位错的基本概念

4.3.1 △★二元相图的热力学分析

4.3.2 △典型二元相图2.2.2位错应力场与位错运动

2.2.3实际晶体中的位错

2.3 △★界面

2.3.1晶体表面

2.3.2晶界与相界

2.3.3界面的平衡偏析

2.4显微组织与其他缺陷

2.4.1显微组织

2.4.2其他缺陷

3高分子结构

3.1 基本概念

3.2高分子链结构

3.2.1近程结构

3.2.2远程结构

3.3高分子凝聚态结构

3.3.1高分子非晶态与晶态

3.3.2高分子取向结构

3.3.3高分子合金

4相图

4.1 △相图热力学基础

4.2 一元相图

4.3 二元相图

5扩散理论

5.1 △宏观扩散理论

审订人：陈光

材料结构与相变(II)

大纲号：16230901学分：2学时：32执笔人：《材料结构与相变》修订组课程性

质：学科基础课

一、课程的地位与作用

《材料结构与相变》是为材料科学与工程”及材料加工与控制”专业的学生开设的一门学科基础课。课程以晶体结构、合金相图与相平衡、固态相变为基本内容，以金属材料为主，兼顾其它材料，主要讲授材料的结构、结构变化规律及结构与性能之间的内在联系，着重从

微观角度分析材料过程的规律，使学生系统掌握材料科学基础理论，认识材料和材料制备加

工过程的本质，为后续专业课程的学习打下基础。

二、课程的教学目标与基本要求

1. 教学目标

通过课堂讲授、实验等教学环节，使学生掌握材料的微观结构特点，认识材料形成的几何规律和能量要求，能够分析材料结构变化的内在因素和外在条件，以及材料相变与材料

结构变化的联系，了解研究材料相变的热力学和动力学基础理论和分析方法，初步掌握材料

科学分析研究事物的基本思想。并通过本课程的学习，培养学生抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力、探讨研究能力，能够综合运用所学知识去分析问题和解决问题。

2. 基本要求

(1) 了解和掌握材料微观结构特征；

(2) 掌握材料相变和相平衡热力学基本知识;

(3) 掌握材料相变动力学有关知识；

(4) 理解材料性能与相结构之间的联系。、主要内容

6相变

6.1 液•固相变

6.1.1 △纯金属的凝固

6.1.2 △二元合金的非平衡凝固

6.1.3 △★凝固组织及其控制

6.2 △★固态相变

6.2.1固态相变的分类及其特点

6.2.2固态相变的热力学与动力学分析7转变

7.1 △奥斯瓦尔德熟化

7.1.1弯曲界面的性质

7.1.2奥斯瓦尔德熟化理论

7.2烧结

7.2.1烧结的驱动力

7.2.2烧结中的固相扩散类型

7.3 △回复与再结晶

7.3.1回复

7.3.2再结晶

7.3.4晶粒长大

7.4非晶转变

7.4.1过冷液体

7.4.2非晶转变

7.4.3非晶形成条件8.材料的变形与断裂8.1力学性能概述

8.1.1 △应力、应变的概念

8.1.2 ★本构方程

8.1.3 △变形的分类

8.2 ★弹性变形

8.2.1弹性变形的微观机制8.2.2弹性变形的影响因素

8.3 △塑性变形的微观机制

8.3.1单晶体的塑性变形8.3.2多晶体的塑性变形8.4粘性变形的微观机制

8.4.1 △金属多晶体的粘性变形

8.4.2 ★高分子的粘性变形

8.4.3 ★金属非晶体的粘性变形8.5断裂简介8.5.1断裂强度

8.5.2裂纹形成机制

8.5.3高分子的断裂9材料的强化与韧化

9.1 △★金属的强化

9.1.1细晶强化

9.1.2应变强化

审订人：陈光