材料科学概论教学大纲

《材料科学概论》课程教学大纲

课程中文名称：材料科学概论

课程英文名称：Materials Science

课程类别：全校通识性选修课

课程编号：

课程归属单位：材料与冶金工程学院

制订时间：2014年4月1日

一、课程的性质、任务

1．课程性质和任务

材料是２１世纪国民经济的三大支柱之一，是各行各业的基础。材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能及应用之间相互关系的学科。材料学的内容丰富、涉及面广，对培养大学生的综合素质，尤其是在培养大学生的科学素质方面具有重要作用。

本课程以介绍材料科学的基础知识为目的，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，使学生正确认识金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料的基础理论知识和发展历程，培养学生正确的思想方法和研究方法，提高学生的科学素质。

2．教学要求

本课程将全面介绍材料基础理论知识，诸如材料的晶体结构、晶体缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散，材料的塑性变形等。使学生全面了解金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料的化学成分、组织结构与性能之间的关系及其变化规律，另外又介绍了部分新材料的应用和研究现状。为了解各类材料提供了必要的知识。

3．适用专业

该课程适于所有专业大学本科生。

4．本门课程与其它课程的关系

5．学分、学时数

本课程学分数为2学分。教学总教学学时为36学时，其中理论教学36学时，实验教学0学时。6．推荐教材

《材料科学概论》雷源源主编北京大学出版社 2013年

7．推荐参考书

1.石德柯 . 材料科学基础 . 机械工业出版社 . 2002第二版.

2.刘智恩 . 材料科学基础 . 西北工业大学出版社 . 200

3.

3.赵品 . 材料科学基础教程 . 哈尔滨工业大学出版社 . 2002.

4.胡赓祥 . 材料科学基础 . 上海交通大学出版社 . 2002.

8．主要教学方法和多媒体教学要求：

以课堂讲授为主，多媒体与板书相结合

二、各章教学内容和要求

1、课堂讲授内容（36学时）：

绪论（2学时）

基本内容：主要介绍材料和人类文明的关系，材料在生活中的作用

教学要求：了解材料的概念

第一章晶体学及金属的晶体结构（4学时）

基本内容：

1.1材料学的四要素

1.2晶体学基础，金属的晶体结构

教学重点和难点：晶面、晶向指数的意义，三种典型金属晶体结构（bcc、fcc、hcp）的晶体学特点，熟悉金属的晶体结构。

教学要求：

1、了解材料四要素和晶体学的基本知识。

2、了解空间点阵、晶体结构的概念、特点。

3、了解晶面、晶向指数的意义。

4、熟悉三种典型金属晶体结构（bcc、fcc、hcp）的晶体学特点。

5、熟悉金属的晶体结构。

第二章金属材料与塑性变形及性能（4学时）

基本内容：

2.1金属材料的基本特征

2.2金属材料的塑性变形

2.3金属材料的基本性能

教学重点和难点：金属材料的塑性变形与性能。

教学要求：

1、理解金属材料的基本特征。

2、掌握金属材料的变形机制。

3、了解金属材料的基本性能。

第三章金属材料与工程应用（2学时）

3．1材料科学与工程的形成内涵

3．2材料的结构与性能

3．3材料科学与工程的发展趋势

教学重点和难点：重点是材料四要素。

教学要求：掌握常见金属材料的微观结构与性能之间的关系。第4章二元合金相图及其分类（2学时）

4．1相图的基本知识

4．2匀晶相图及固溶体凝固

4．3共晶相图及其结晶过程

4．4包晶相图及其合金凝固

4．5二元合金相图的分析和使用

4．6铁碳相图

教学重点和难点：铁碳相图，理解不同成分铁碳合金平衡凝固过程。

基本要求：

1、了解二元相图的意义及测定方法。

2、了解三种基本相图中点、线的含义，理解相图中的恒温反应以及不同成分的合金平衡凝固过程。

3、了解铁碳相图，理解不同成分铁碳合金平衡凝固过程。

第5章三元合金相图（2学时）

5．1三元相图基本知识

5．2三元匀晶相图

5．3三元共晶相图

教学重点和难点：分析三元合金结晶过程。

基本要求：

1、了解三元合金相图的表示方法。

2、理解三元匀晶相图的空间模型，能分析三元合金结晶过程。

3、理解三元共晶相图的空间模型。

第6章固体金属中的扩散（2学时）

6．1表象理论

6．2扩散的热力学分析

6．3扩散的原子理论

6．4影响扩散的因素

教学重点和难点：影响扩散的几个因素。

基本要求：

1、理解菲克第一定律和菲克第二定律的概念，定义。

2、理解柯肯达尔效应。

3、理解扩散驱动力。

4、了解几种扩散机制。

5、了解影响扩散的几个因素。

第7章金属和合金的凝固（4学时）

7．1纯晶体的凝固

7．2合金的凝固

7．3铸锭的组织与缺陷

教学重点和难点：铸锭的几种常见缺陷，并能分析其形成原因。基本要求：

1、理解液态纯金属冷却曲线，理解过冷和过冷度的概念。

2、了解均匀形核和非均匀形核的特点和区别。

3、理解固溶体合金平衡凝固过程及非平衡凝固过程。

4、了解铸锭的几种常见缺陷，并能分析其形成原因。

第8章回复与再结晶（2学时）

8．1冷变形金属在加热时的组织与性能变化

8．2回复

8．3再结晶

8．4金属的热加工

教学重点和难点：热加工后金属的组织与性能变化。

基本要求：

1、了解回复与再结晶基本概念。

3、了解再结晶温度及其影响因素。

4、了解热加工后金属的组织与性能变化。