《材料科学基础》 课程教学大纲-R
【教学大纲】材料科学基础教学大纲(96课时)
《材料科学基础》教学大纲课程名称：材料科学基础课程类别：专业基础适用专业：材料化学考核方式：考试总学时、学分： 96 学时 6 学分一、课程教学目的材料科学基础是化学与材料科学学院各专业的一门主干必修基础课。
本课程把基础科学理论，特别是物理化学、无机化学等中的基本理论，具体应用到材料的制备、结构和性能研究上，成为介于基础科学和专业技术之间的一门重要的基础课程，在知识搭建中起着承前启后的作用。
通过教学使学生完整系统地了解材料的组成、结构、性质之间的相互关系以及在各种条件下的变化规律，掌握材料科学中的基本原理和实验方法，培养学生对一般材料科学问题的发现、分析和解决的能力。
二、课程教学要求课程要求同学全面掌握材料物理化学的理论基础和实验技能，为指导无机材料的生产和研制特定性能的无机非金属新材料提供理论依据和线索，并为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。
三、先修课程《物理化学》、《无机化学》。
四、课程教学重、难点重点：材料物理化学中的基本原理，材料的组成、结构、性质之间的相互关系，以及在各种条件下的变化规律。
难点：对一些现象机理的掌握及与实践的结合。
五、课程教学方法与教学手段课堂讲授和讨论相结合。
通过阅读主要参考书目、网上查询、资料整理和专题讨论，加深对该学科发展趋势和前沿动态的了解，掌握材料物理化学的基本原理、基本理论、基本方法。
通过本理论课和对应实验课的学习，巩固材料物理化学的基本原理、基本理论，掌握材料物理化学的基本实验技能，初步学会发现问题、分析问题和解决问题的能力。
六、课程教学内容第一章无机材料的化学键与电子结构（2学时）1．教学内容：(1)离子键与离子晶体的结合能；(2)共价键与分子轨道理论；(3)金属键与固体中电子的能带结构。
2．重、难点提示：(1) 重点：离子半径的含意；离子晶体结合能的计算；离子键、共价键、金属键的区别与联系。
(2) 难点：元素电离能与亲和能，固体中电子的能带结构。
第二章晶体结构与常见晶体结构类型（10学时）1．教学内容：(1)晶体的周期结构与点阵；(2)点阵宏观对称性与类型；(3)点阵结构的微观对称性；(4)元素晶体的常见晶体结构；(5)合金与金属间化合物常见晶体结构；(6)无机非金属化合物常见晶体结构。
《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》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。
材料科学基础教学大纲
材料科学基础教学大纲一、课程概述《材料科学基础》是材料类专业的一门重要的学科基础课程，它是研究材料的成分、结构、性能与制备之间相互关系的学科。
通过本课程的学习，使学生掌握材料科学的基本概念、基本理论和基本方法，为后续的专业课程学习以及从事材料科学与工程领域的研究、开发和生产工作奠定坚实的基础。
二、课程目标1、知识目标掌握材料的晶体结构、晶体缺陷、相图、扩散、相变等基本概念和理论。
了解材料的力学性能、物理性能、化学性能等与材料结构和成分的关系。
熟悉材料的制备方法和加工工艺对材料性能的影响。
2、能力目标能够运用所学的理论知识分析和解决材料科学中的实际问题。
具备一定的实验设计和数据分析能力。
培养学生的创新思维和独立思考能力。
3、素质目标培养学生严谨的科学态度和实事求是的工作作风。
增强学生的团队合作意识和沟通能力。
激发学生对材料科学的兴趣和探索精神。
三、课程内容1、晶体结构晶体学基础：空间点阵、晶胞、晶系、布拉菲点阵等。
金属晶体结构：体心立方、面心立方、密排六方等结构的特点和原子堆积方式。
离子晶体结构：NaCl 型、CsCl 型、闪锌矿型、纤锌矿型等结构的特点。
共价晶体结构：金刚石型、石墨型等结构的特点。
2、晶体缺陷点缺陷：空位、间隙原子、置换原子等的形成和平衡浓度。
线缺陷：位错的基本类型（刃型位错、螺型位错）、柏氏矢量、位错的运动和交割。
面缺陷：晶界、相界、表面的结构和性质。
3、固体中的扩散扩散的基本概念和菲克定律。
扩散的微观机制：空位机制、间隙机制等。
影响扩散的因素：温度、晶体结构、溶质浓度等。
4、相图相图的基本概念：相、组元、相平衡等。
二元相图：匀晶相图、共晶相图、包晶相图等的分析和应用。
三元相图：成分三角形、等温截面图、垂直截面图等的分析和应用。
5、材料的形变和再结晶金属的弹性变形和塑性变形：弹性变形的本质、塑性变形的方式（滑移、孪生）。
强化机制：固溶强化、细晶强化、加工硬化、时效强化等。
回复和再结晶：回复的机制、再结晶的动力学和晶粒长大。
材料科学基础教学大纲
材料科学基础教学大纲
一、课程名称
材料科学基础
二、课程目的
通过对材料科学基本概念、原理和常用材料的介绍，使学生了解材
料科学相关知识，培养学生的材料科学思维和创新能力，为学生以后
的专业学习奠定基础。
三、课程内容
1. 材料科学基础概念
介绍材料的定义，分类，材料性能指标和相关基本概念，包括密度、比热、热导率、电导率、热膨胀系数等。
2. 材料结构和性质
介绍材料的晶体结构和非晶态、晶界、界面等材料结构，掌握材料
结构对材料性质的影响，如硬度、强度、塑性、脆性等。
3. 材料加工
介绍材料加工的基本概念和分类，掌握常用的加工方式及其原理，
包括锻造、轧制、挤压、静压等。
4. 金属材料
介绍金属材料的基本性质、晶体结构、力学性能及其用途。
5. 陶瓷材料
介绍常见的陶瓷材料种类、性质、制备方法及应用领域。
6. 高分子材料
介绍高分子材料的基本原理、化学结构、加工方式及其应用领域。
7. 复合材料
介绍复合材料的结构和性质，常见的复合材料种类、制备方法及其应用。
8. 其他材料
介绍其他材料，如半导体材料、电子材料等，掌握其基本性质和应用领域。
四、课程评估
1. 平时成绩（30%）
包括出勤情况、课堂表现、作业和答辩等。
2. 期末考试（70%）
考查学生对课程内容的理解和掌握情况。
五、参考书目
•《材料科学基础》郑一民等
•《材料科学基础与工程基础》刘堃等
•《材料科学基础实验》蒋鹰等
注意：本教学大纲仅为参考，具体的教学内容和教学方式可根据学校实际情况而定。
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》教学大纲适用四年制本科材料科学与工程专业(参考时数：80学时)一、课程代码8103010二、课程的性质、任务“材料科学基础”是材料科学与工程专业本科生一门重要的专业基础课，它从材料的内部结构探讨其性质与行为，揭示材料结构与性能的内在联系及规律，为认识和改进材料的性能提供必备的基础知识。
人们可以从其基本理论出发，指导材料的生产及科研，解决材料使用中的问题。
三、课程基本要求通过本课程的学习，要求学生了解并掌握以下内容：1. 晶体学基础,特别是三种典型的金属晶体结构；2. 晶体缺陷对材料性能的影响；3. 固体中各种相的结构及特点；4. 金属结晶的基本规律及基本条件；5.材料的相图与性能的关系，重点掌握铁碳相图；6.材料中原子扩散及固态相变的基本理论；7.塑性变形对材料组织及性能的影响；8.回复及再结晶对冷变形金属组织及性能的影响。
四、课程内容1．工程材料中的原子排列1）.原子键合金属键，共价键，离子键，分子键，氢键2）.原子的规则排列晶体学基础：晶体，晶体结构与空间点阵，布拉菲点阵，晶向指数与晶面指数；晶体结构及其几何特征：三种典型的金属晶体结构，晶胞中的原子数，点阵常数，晶体原子排列的紧密程度，晶体结构中的间隙，晶体中原子的堆垛方式晶体结构的多晶型性；陶瓷的晶体结构：离子晶体的结构，共价键晶体的结构。
2．原子的不规则排列----晶体缺陷1）.点缺陷点缺陷的形成、结构和能量，点缺陷的平衡浓度，点缺陷对晶体性质的影响；2）.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，位错的增殖、塞积与交割，3）.实际晶体中的位错常见金属晶体中的位错，全位错和不全位错，位错反应；离子晶体中的位错，共价晶体中的位错。
4）.面缺陷晶界，小角晶界，大角晶界，晶界能；亚晶界，孪晶界和相界。
3．固体中的相结构1）.固溶体置换固溶体，间隙固溶体，有序固溶体，固溶体的性能。
《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。
材料科学基础课程教学大纲
材料科学基础课程教学大纲课程名称：材料科学基础课程代码：MSE101学分：3学分开课对象：本科一年级材料科学与工程专业学生课程教师：XXX一、课程目标材料科学基础是一门介绍材料科学与工程领域基本概念、基本原理以及基本技能的课程。
通过本课程的学习，学生将掌握材料科学与工程的基本知识，包括材料分类、材料结构与性能的关系、材料制备和加工技术等方面的知识。
同时，本课程将培养学生的问题分析与解决能力，提高其实践操作能力和科学研究能力。
二、教学内容与教学安排1.材料科学与工程概述-介绍材料科学与工程的基本定义和发展历程-大纲各个章节的介绍2.结构与性能-原子结构与晶体结构的基本概念和分类-晶体缺陷和固溶体的形成-材料的力学性能、热性能、电性能等基本性能3.材料的制备与加工-金属材料的提取、精炼和制备-陶瓷材料的制备与加工-高分子材料的合成与制备-纳米材料的制备技术4.材料性能测试与分析-材料性能测试的基本原理和方法-金属材料、陶瓷材料和高分子材料的常用测试方法-材料性能测试数据的处理和分析5.材料应用与发展-不同材料在不同工程领域中的应用-材料科学与工程在可持续发展中的作用三、教学方法与学时安排本课程采用理论与实践相结合的教学方法。
理论部分通过讲课、课堂讨论和案例分析来讲解相关知识点。
实践部分设有课堂实验和实验报告，以及期末考核。
教学安排如下：-第1-4周：材料科学与工程概述-第5-8周：结构与性能-第9-12周：材料的制备与加工-第13-16周：材料性能测试与分析-第17-18周：材料应用与发展-第19周：期末考试四、考核方式与成绩评定1.平时表现（20%）-考勤情况（10%）-课堂讨论和参与度（10%）2.实验报告（30%）-实验报告的撰写质量和实验操作技能3.期末考试（50%）-考查学生对课程内容的理解和掌握程度五、参考教材1.材料科学与工程基础，陆谦、蔡生民，高等教育出版社2. 材料科学与工程导论，William D. Callister Jr.、David G. Rethwisch，机械工业出版社1. Materials Science and Engineering: An Introduction, William D. Callister Jr., David G. Rethwisch2. Introduction to Materials Science and Engineering, JamesF. Shackelford3. Fundamentals of Materials Science and Engineering, William D. Callister Jr., David G. Rethwisch以上即为《材料科学基础》课程的教学大纲。
《材料科学基础》课程教学大纲
《材料科学基础》课程教学大纲一、课程说明课程编码4300655 课程类别专业方向课修读学期第三学期学分 2 学时32 课程英文名称Fundamentals of Materials Science适用专业应用化学先修课程大学物理、物理化学二、课程的地位及作用材料科学基础是研究材料的成分、结构与性能之间的关系及其变化规律的一门应用基础科学。
本课程的任务是向学生较全面系统地介绍材料科学基本原理，注意材料的共性与个性的结合，实现多学科知识的交叉与渗透。
学习本课程的目的是为后续专业课打下牢固的基础，同时为将来从事材料的研究与开发打下坚实的理论基础。
先修课程为物理化学、高等数学。
通过材料科学基础的教学，使学生了解和掌握材料科学的基本理论，培养学生理论思维的能力，为从事材料学教学和科研打下扎实的理论基础。
三、课程教学目标1. 理解金属键、离子键、共价键、分子键和氢键几种典型结合键的，掌握三大固体材料的结构特点、性能特点，建立材料结构与性能之间的关系。
掌握晶体学的基础知识。
2．掌握晶体缺陷的类型、结构特征、性质及其对材料性能的影响3．掌握扩散第一定律、扩散第二定律及其应用、扩散机制、扩散系数的计算、影响扩散的因素和离子晶体的扩散。
4.掌握固体材料变形的基本方式，掌握形变金属及合金在退火过程中的变化。
核的规律，了解熔化熵对晶体生长的影响。
了解固溶体合金的凝固规律，了解材料的非晶态概念。
5. 掌握相图的基本知识，二元相图的基本类型，二元相图的分析与使用方法，熟练应用铁碳相图；掌握三元相图类型、定量法则、分析方法、等温截面、变温截面、液态投影图。
四、课程学时学分、教学要求及主要教学内容(一) 课程学时分配一览表章节主要内容总学时学时分配讲授实践第1章原子结构与键合 2 2 0第2章固体结构 6 6 0第3章晶体缺陷 6 6 0第4章固体中原子及分子的运动 4 4 0第5章材料的形变和再结晶 4 4 0第6章单组元相图及纯金属的凝固 4 4 0第7章二元系相图及合金的凝固 6 6 0(二) 课程教学要求及主要内容第一章原子结构与键合教学目的和要求：1. 了解原子结构及建合类型；2. 掌握物质的组成、原子的结构、电子结构和元素周期表；3. 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；4. 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。
《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。
《材料科学基础》教学大纲
《材料科学基础》教学大纲-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN《材料科学基础》教学大纲一、课程基本信息1、课程名称（中/英文）：材料科学基础/Fundamentals of Materials Science2、学时：643、开课院系：化学与材料科学学院、新技术学院生化系4.开课专业：材料科学与工程5、教材：胡赓祥、蔡珣、戎咏华编著，材料科学基础（第三版），上海交通大学出版社，20106、教学参考书：(1). 徐祖耀、李鹏兴材料科学导论上海科学技术出版社 1986(2). 田凤仁无机材料结构基础冶金工业出版社 1993(3). R.E.Smallman, Modern Physical Metallurgy (4th ed.), London Butterworths, 1985二、课程性质和任务《材料科学基础》是材料类专业的一门主干课，也是该专业的主要技术基础课。
通过讲课、课堂讨论等各个教学环节，将材料化学、材料物理、物理化学、高分子化学、高分子物理等基础理论融合为一体，以研究材料共性规律，即研究材料的成分、组织结构、制备工艺和性能之间的相互关系，指导材料的设计和应用，为从事材料科学研究和工程技术工作打下坚实的理论基础。
三、教学内容和基本要求1、绪论：了解材料的发展史、材料科学的研究对象和内容以及学习本课程的目的意义和要求2、原子结构和键合了解物质是由原子组成，而组成材料的各元素原子结构和原子间的键合是决定材料性能的重要因素。
物质的组成；原子结构；原子间的键合；化学键、物理键和氢键；高分子链。
3、固体结构固态原子按其原子（或分子）聚集的状态，可划分为晶体与非晶体两大类。
晶体中的原子在空间呈有规则的周期性重复排列；而非晶体中的原子则是无规则排列的。
材料的性能与材料各元素的原子结构和键合密切相关，也与固态材料中原子或分子在空间的分布排列和运动规律以及原子集合体的形貌特征密切相关。
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、课程简介材料科学基础课程是材料科学与工程专业的基础学科，旨在培养学生对材料科学的基本理论、基本知识和基本技能的掌握。
本课程旨在通过系统地讲授材料科学的基本概念、基本理论和基本原理，培养学生对材料科学的兴趣，为其后续学习和科研奠定基础。
二、课程目标1. 了解材料科学的定义、发展历程和学科体系，对材料科学学科的基本框架有初步了解；2. 理解材料的基本概念、分类以及材料性能与组成之间的关系；3. 掌握材料科学的基本原理和基本理论，能够运用这些知识解决实际问题；4. 培养学生的观察、实验和分析能力，使其具备科学研究的基本素养。
三、课程内容本课程主要内容包括以下方面：1. 材料科学基础概念：介绍材料科学的定义、特点和发展历程，引导学生了解材料科学的重要性和应用领域。
2. 材料的分类与性能：介绍材料按照物理、化学和结构特性的不同进行分类，并讲解不同类型材料的性能与组成之间的关系。
3. 材料结构与组织：介绍材料的晶体结构和非晶结构，讲解不同结构对材料性能的影响。
4. 材料表征与测试技术：介绍材料表征的基本方法和常用测试技术，包括显微镜观察、X射线衍射、热分析等。
5. 材料加工与工艺：探讨材料的加工过程和工艺方法，包括熔融法、固相法、溶剂法等。
6. 材料性能与应用：介绍材料的物理性能、化学性能和力学性能，以及不同材料在各个领域的应用。
四、教学方法与评估1. 教学方法：本课程采用教师讲授、学生讨论和实验演示相结合的教学方法，通过案例分析和实际问题讨论，培养学生的思维和分析能力。
2. 评估方式：考核方式包括平时表现、作业、实验报告和期末考试等，综合评定学生的学习成绩。
五、参考教材与参考资料参考教材：1. 《材料科学基础》（王萍主编）2. 《材料科学导论》（何选富主编）参考资料：1. Smith, W.F., Principles of Materials Science and Engineering2. Callister, W.D., Materials Science and Engineering: An Introduction六、教学计划本课程总共开设30学时，在教学时间上大致分布如下：1. 第1-2周：材料科学基础概念2. 第3-4周：材料的分类与性能3. 第5-6周：材料结构与组织4. 第7-8周：材料表征与测试技术5. 第9-10周：材料加工与工艺6. 第11-12周：材料性能与应用7. 第13-15周：复习与期末考试七、教学团队本课程的教学团队由材料科学与工程专业的教师组成，他们具有丰富的教学经验和科研背景，能够将材料科学的基本理论和实践相结合，为学生提供优质的教学服务。
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《材料科学基础》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：材料科学基础英文名称：Fundamentals of Materials Science二、课程代码及性质课程代码:0811333课程性质:专业基础课三、学时与学分总学时：98（理论学时：88学时；实验学时：10学时）学分：5.5四、先修课程普通物理、普通化学、物理化学、量子力学五、授课对象本课程面向材料科学与工程专业、功能材料专业本科生开设。
六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程的教学目的如下：1、系统掌握材料科学的基础理论知识，培养学生逻辑思维的能力，为从事材料科学研究打下坚实的基础。
2、将金属学、陶瓷学和高分子物理的基础理论融为一体，帮助学生理解材料科学与工程的共性规律（即研究材料的成分、组织结构、制备工艺和性能之间的相互关系），为从事材料的设计及应用奠定基础，掌握解决材料科学与工程复杂问题的能力。
3、理解并掌握不同材料的服役要求、制备工艺和性能检测方法，具备运用所学知识开展各种材料的成分设计、工艺制定、失效分析和检测的能力。
4、了解新材料技术的发展前沿，掌握其发展特点与动向，具备研发高性能结构和功能材料的基础与能力。
七、教学重点与难点：从课程本身总体而言，它具有概念多、知识面广、应用基础理论深和多学科交叉的特点。
在教学中的难点与重点体现在：1）学生在课程学习中，综合应用物理、化学与数学知识时遇到困难；2）学生不习惯将新学的知识与即将学习的知识联系起来，进行融合贯通地学习，并常常不能及时消化前面章节的内容；3）学生不愿意拓宽思路，将所学的材料科学知识解决实际的科学与工程问题，知识了解仅仅限于教材；4)学生对理解概念背后的物理意义主动性不够，不愿意进行一些重要公式的推导，而喜欢直接看公式结论，这不利于学生思维的训练。
就课程具体的章节内容而言，则存在以下的重点与难点：1、原子结构和键合了解物质是由原子组成，而组成材料的各元素原子结构和原子间的键合是决定材料性能的重要因素。
物质的组成：原子结构；原子间的键合；化学键、物理键和氢键；高分子链。
2、固体结构固态原子按其原子（或分子）聚集的状态，可划分为晶体与非晶体两大类。
晶体中的原子在空间呈有规则的周期性重复排列；而非晶体中的原子则是无规则排列的。
材料的性能与材料各元素的原子结构和键合密切相关。
晶体学基础：金属的晶体结构；合金的相结构；离子晶体结构；共价晶体结构；聚合物晶态结构；非晶态结构。
3、晶体缺陷实际晶体常存在各种偏离理想结构的区域晶体缺陷。
根据晶体缺陷分布的几何特征可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。
了解晶体缺陷有利于分析研究结构敏感性能的变化规律和相变、扩散、塑性变形、再结晶以及氧化、烧结等现象，对探索材料晶体中的奥秘和推动材料科学的发展起着重要作用。
点缺陷：空位与间隙原子；点缺陷的运动；点缺陷的平衡高浓度；线缺陷—位错概念的引入；位错的基本结构；位错的运动；位错的弹性性质；实际晶体中的位错；面缺陷；晶界，孪晶界，相界，外边面。
4、固体中原子及分子的运动描述固体中原子扩散的表象理论：扩散第一、第二定律和原子理论；扩散中原子的迁移机制；了解影响扩散速率的因素；理解金属和离子晶体中扩散差异的原因以及高分子（聚合物）分子运动对力学行为的影响。
表象理论；扩散问题的热力学分析；原子理论；扩散激活能；影响扩散的因素；反应扩散；离子晶体中的扩散；高分子的分子运动。
5、材料的形变与再结晶分析研究材料在外力作用下的塑性变形过程、机理、组织结构与性能的影响规律以及变形材料在加热过程中产生回复再结晶现象，不仅对正确选择控制材料的加工工艺、保证产品质量是十分必要的，而且对合理使用材料、研制和发展新材料也是很重要的。
材料受力情况下的力学行为；弹性变形与粘弹性；单晶体的塑性变形；多晶体的塑性变形；变形后的组织与性能；合金的塑性变形；变形晶体加热时的变化；回复；再结晶；再结晶后晶粒的长大；动态回复与动态再结晶；高聚物的塑性变形；超塑性。
6、单元系相图及其凝固掌握相图、相平衡条件和纯晶体材料的凝固理论，了解多种生长机制和凝固理论的应用。
单元系相变的热力学及相平衡；纯晶体材料的凝固；高分子的结晶特征。
7、二元系相图及合金凝固掌握相图的热力学基础知识，能运用成分—自由能曲线推测相图，掌握匀晶、共晶、包晶和溶混间隙三种基本相图和其凝固特点以及成分过冷对组织形态的影响。
了解平衡凝固和非平衡凝固的组织变化。
相图的表示和实验测定方法；相图的热力学基础；二元系合金凝固中的组织分析；其他类型的二元相图；二元相图的分析方法与应用；固溶体合金的凝固理论；共晶合金的凝固理论；铸锭（件）的组织与缺陷；二元高分子合金。
8、三元相图掌握三元相图成分的表示法，熟练运用三元匀晶和共晶相图投影图分析该体系材料的凝固过程及其平衡组织。
能用杠杆定则和重心定则计算组织组成的相对量。
三元相图的成分标示及其性质；三元匀晶相图及其凝固；三元共晶相图及其凝固；包共晶型三元系相图；形成稳定化合物的三元系相图。
9、材料的亚稳态着重掌握材料在亚稳态的组织结构和性能特点，对纳米晶、准晶态和非晶材料只要求一般性了解，对进一步了解高技术新材料提供有关知识，对固态相变的学习则为材料热处理工艺打下必要的基础。
10、材料的功能特性掌握功能材料所涉及的量子力学知识如能带理论，对材料所具有的电、热、磁、光等特性所产生的物理基础有一定了解，为后续功能材料的学习奠定基础。
八、教学方法与手段：教学方法：(1) 以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成;(2) 安排适量的课堂讨论环节,使学生通过课下的资料查阅而掌握基本的专业资料获取方法、途径、整理归纳和讲演能力。
教学手段：(1) 运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观;(2) 对于抽象的教学内容，采用教学模型在课堂上进行针对性讲解。
九、教学内容与学时安排（1）总体安排教学内容与学时的总体安排，如表2所示。
（2）具体内容第1章原子结构与键合（4学时）1.1 原子结构1.1.1 物质的组成1.1.2 原子的结构1.1.3 原子的电子结构1.1.4 元素周期表1.2 原子间的键合1.2.1 金属键1.2.2 离子键1.2.3 共价键1.2.4 范德瓦耳斯力1.2.5 氢键1.3 高分子链1.3.1 高分子链的近程结构1.3.2 高分子链的远程结构第2章固体结构（8学时）2.1 晶体学基础2.1.1 空间点阵和晶胞2.1.2 晶向指数和晶面指数2.1.3 晶体的对称性2.1.4 极射投影2.1.5 倒易点阵2.2 金属的晶体结构2.2.1 三种典型的金属晶体结构2.2.2 晶体的原子堆垛方式和间隙2.2.3 多晶型性2.3 合金相结构2.3.1 固溶体2.3.2 中间相2.4 离子晶体结构2.4.1 离子晶体的结构规则2.4.2 典型的离子晶体结构2.4.3 硅酸盐的晶体结构2.5 共价晶体结构2.6 聚合物的晶态结构2.6.1 聚合物的晶体形态2.6.2 聚合物晶态结构的模型2.6.3 聚合物晶体的晶胞结构2.7 准晶态结构2.8 液晶态结构2.8.1 液晶的分子结构特征与分类2.8.2 液晶的结构2.9 非晶态结构第3章晶体缺陷（12学时）3.1.1 点缺陷的形成3.1.2 点缺陷的平衡浓度3.1.3 点缺陷的运动3.2.1 位错的基本类型和特征3.2.2 伯氏矢量3.2.3 位错的运动3.2.4 位错的弹性性质3.2.5 位错的生成和增殖3.2.6 实际晶体结构中的位错3.3 表面及界面3.3.1 外表面3.3.2 晶界和亚晶界3.3.3 孪晶界3.3.4 相界第4章固体中原子及分子的运动（10学时）4.1 表象理论4.1.1 菲克第一定律4.1.2 菲克第二定律4.1.3 扩散方程的解4.1.4 置换型固溶体中的扩散4.1.5 扩散系数D与浓度相关时的求解4.2 扩散的热力学分析4.3 扩散的原子理论4.3.1 扩散机制4.3.2 原子跳跃和扩散系数4.4 扩散激活能4.5 无规则行走与扩散距离4.6 影响扩散的因素4.7 反应扩散4.8 离子晶体中的扩散4.9 高分子的分子运动4.9.1 分子链运动的起因及其柔顺性4.9.2 分子的运动方式及其结构影响因素4.9.3 高分子不同力学状态的分子运动解说第5章材料的形变和再结晶（12学时）5.1 弹性和黏弹性5.1.1 弹性变形的本质5.1.2 弹性变形的特征和弹性模量5.1.3 弹性的不完整性5.1.4 黏弹性5.2 晶体的塑性变形5.2.1 单晶体的塑性变形5.2.2 多晶体的塑性变形5.2.3 合金的塑性变形5.2.4 塑性变形对材料组织与性能的影响5.3 回复和再结晶5.3.1 冷变形金属在加热时的组织与性能变化5.3.2 回复5.3.3 再结晶5.3.4 晶粒长大5.3.5 再结晶退火后的组织.5.4 热变形与动态回复、再结晶5.4.1 动态回复与动态再结晶5.4.2 热加工对组织性能的影响5.4.3 蠕变5.4.4 超塑性5.5 陶瓷材料变形的特点5.6 高聚物的变形特点第6章单组元相图及纯晶体的凝固（6学时）6.1 单元系相变的热力学及相平衡6.1.1 相平衡条件和相律6.1.2 单元系相图6.2 纯晶体的凝固6.2.1 液态结构6.2.2 晶体凝固的热力学条件6.2.3 形核6.2.4 晶体长大6.2.5 结晶动力学及凝固组织6.2.6 凝固理论的应用举例6.3 气-固相变与薄膜生长6.3.1 蒸气压6.3.2 蒸发和凝聚的热力学条件6.3.3 气体分子的平均自由程6.3.4 形核6.3.5 薄膜的生长方式6.3.6 应用举例(巨磁电阻多层膜和颗粒膜)6.4 高分子的结晶特征第7章二元系相图和合金的凝固与制备原理（12学时）7.1 相图的表示和测定方法7.2 相图热力学的基本要点7.2.1 固溶体的自由能-成分曲线7.2.2 多相平衡的公切线原理7.2.3 混合物的自由能和杠杆法则7.2.4 从自由能-成分曲线推测相图7.2.5 二元相图的几何规律7.3 二元相图分析7.3.1 匀晶相图和固溶体凝固7.3.2 共晶相图及其合金凝固7.3.3 包晶相图及其合金凝固7.3.4 溶混间隙相图与调幅分解7.3.5 其他类型的二元相图7.3.6 复杂二元相图的分析方法7.3.7 根据相图推测合金的性能7.3.8 二元相图实例分析7.4 二元合金的凝固理论7.4.1 固溶体的凝固理论7.4.2 共晶凝固理论7.4.3 合金铸锭(件)的组织与缺陷7.4.4 合金的铸造和二次加工7.5 高分子合金概述7.5.1 高分子合金的相容性7.5.2 高分子体系的相图及测定方法7.5.3 高分子合金的制备方法7.5.4 高分子合金的形态结构7.5.5 高分子合金性能与组元的一般关系7.5.6 高分子及其合金的主要类型7.6 陶瓷合金概述7.6.1 陶瓷粉体的合成7.6.2 陶瓷粉体的成型和烧结7.6.3 玻璃的制备7.6.4 陶瓷材料的性能第8章三元相图（8学时）8.1 三元相图的基础8.1.1 三元相图成分表示方法8.1.2 三元相图的空间模型8.1.3 三元相图的截面图和投影图8.1.4 三元相图中的杠杆定律及重心定律8.2 固态互不溶解的三元共晶相图8.3 固态有限互溶的三元共晶相图8.4 两个共晶型二元系和一个匀晶型二元系构成的三元相图8.5 包共晶型三元系相图8.6 具有四相平衡包晶转变的三元系相图8.7 形成稳定化合物的三元系相图8.8 三元相图举例8.9 三元相图小结第9章材料的亚稳态（8学时）9.1 纳米晶材料9.1.1 纳米晶材料的结构9.1.2 纳米晶材料的性能9.1.3 纳米晶材料的形成9.1.4 纳米碳管简介9.2 准晶态9.2.1 准晶的结构9.2.2 准晶的形成9.2.3 准晶的性能9.3 非晶态材料9.3.1 非晶态的形成9.3.2 非晶态的结构9.3.3 非晶合金的性能9.3.4 高分子的玻璃化转变9.4 固态相变形成的亚稳相9.4.1 固态相变概述9.4.1 固溶体脱溶分解产物9.4.1 马氏体转变9.4.1 贝氏体转变第10章材料的功能特性（6学时）10.1 功能材料的物理基础概述10.1.1 能带10.1.1 费米能10.2 电性能10.2.1 电性能的表述10.2.2 基于能带理论的传导10.2.3 电子迁移率10.2.4 金属的电阻率10.2.5 本征和非本征半导体的电导率10.2.6 绝缘体的电导率和介电性10.3 热性能10.3.1 热容10.3.2 热膨胀10.3.3 热传导10.3.4 热应力10.4 磁性能10.4.1 磁性能的表象描述10.4.2 磁矩的起源10.4.3 磁性的分类10.4.4 畴和磁滞10.4.5 软磁和硬磁材料10.5 光学性能10.5.1 电磁辐射10.5.2 光与固体的交互作用10.5.3 原子和电子的交互作用10.5.4 折射10.5.5 反射10.5.6 吸收10.5.7 透射10.5.8 颜色10.5.9 受激发射和光放大（3）各章节的课后思考题（作业）及讨论要求思考题（课后作业）：第1章思考题：1、比较金属、陶瓷和高分子在结合键上的差别，并说明离子键、共价键、金属键和分子键的特点。