《材料科學(xué)基礎(chǔ)課程》

材料科學(xué)基礎(chǔ)課堂課程

• 材料科學(xué)與工程專業(yè)、復(fù)合材料工程專業(yè)

• 材料成型及控制工程專業(yè)

材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程

1、掌握位錯(cuò)的應(yīng)力場和應(yīng)變能及位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)與交互作用。

2、掌握合金相的主要類型及形成條件、影響因素和性能特點(diǎn)，掌握玻璃相的形成條件。

3、掌握晶體長大條件、界面類型、長大機(jī)制及固溶體形態(tài)，了解凝固理論解釋或說明實(shí)際生產(chǎn)問題。

4、掌握二元?jiǎng)蚓А⒐簿?、包晶相圖平衡、非平衡凝固成分變化規(guī)律，掌握復(fù)雜三元共晶合金結(jié)晶過程中相與組織的轉(zhuǎn)變規(guī)律。

5、掌握擴(kuò)散第一、第二定律的表達(dá)式及適用的條件，各符號的意義和單位，了解擴(kuò)散的實(shí)際應(yīng)用，如滲碳過程等。

6、掌握合金塑性變形的特點(diǎn)及固溶強(qiáng)化、彌撒強(qiáng)化的機(jī)理，掌握塑性變形對晶體微觀組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)性能的影響。

7、掌握冷塑性變形金屬發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大的條件，了解動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的微觀機(jī)制、性能特點(diǎn)等。

8、了解主要固態(tài)相變理論的基本思想，了解典型的固態(tài)相變特點(diǎn)，了解固態(tài)相變的類型。

9、了解復(fù)合材料的分類，了解復(fù)合材料增強(qiáng)原理，了解界面類型、結(jié)合原理及性能。

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程背景

材料在經(jīng)濟(jì)生活中占有一定的地位，新型材料在現(xiàn)代文明中的地位明顯。21世紀(jì)涌現(xiàn)出各種各樣的新材料，如結(jié)構(gòu)與功能陶瓷、金屬基復(fù)合材料、金屬間的化合物與輕金屬、表面改性、薄膜及生物材料，與以前相比，人類已進(jìn)入一個(gè)材料多樣化的時(shí)代。由于新材料、新技術(shù)對材料理論的需求和推動(dòng)作用，“材料科學(xué)與工程”這一新的學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生。

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程定位

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程是材料類各專業(yè)最的專業(yè)基礎(chǔ)課。以金屬材料、陶瓷材料、高分子材料及復(fù)合材料為對象，從材料的電子、原子尺度入手，介紹了熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)理論及納觀、微觀尺度組織、細(xì)觀尺度斷裂機(jī)制及宏觀性能。既具有較強(qiáng)的理論性，又與生產(chǎn)實(shí)踐緊密相關(guān)。

材料科學(xué)基礎(chǔ)適應(yīng)專業(yè)

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程適合材料科學(xué)與工程、材料成型及控制工程、復(fù)合材料工程等專業(yè)學(xué)習(xí)。

材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)思想

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程是一門理論性和實(shí)踐性均較強(qiáng)的課程，它概念多、術(shù)語多、定性描述多、內(nèi)容多，但公式、定律少。故該課程的教學(xué)思想為：理解基本概念，掌握基本理論和基本公式。

材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)手段

• 教學(xué)儀器

• 考核方式

1、理論教學(xué)成績由單元測驗(yàn)和期末考試成績確定。考試采用閉卷考試。

2、實(shí)驗(yàn)教學(xué)成績由實(shí)驗(yàn)課教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況給出。

3、討論課成績由教師根據(jù)學(xué)生在討論課上的參與態(tài)度和發(fā)言的情況給出。

• 成績標(biāo)準(zhǔn)

總成績=（單元測驗(yàn)成績×40％＋期末考試成績×60％）x70% 實(shí)驗(yàn)課成績×15% 討論課成績×15%。

通過對材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握材料科學(xué)的基本理論、基本概念和基本技能，學(xué)會如何分析、解決工程實(shí)際問題，建立基本的工程思維方式，并初步具有材料研究、測試和加工的能力。

2016年6月28日，材料科學(xué)基礎(chǔ)課程被中華人民共和國教育部認(rèn)定為“第一批國家級精品資源共享課”。

材料科學(xué)基礎(chǔ)預(yù)備知識

學(xué)習(xí)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程需要先修高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程。

材料科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)資料

• 配套教材

• 參考教材

緒論

知識點(diǎn)：材料分類、應(yīng)用范圍、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；了解本課程的主要內(nèi)容及其相互銜接關(guān)系以及本課程與后續(xù)課程的知識體系構(gòu)成關(guān)系。

重 點(diǎn)：材料分類、應(yīng)用范圍及研究現(xiàn)狀。

難 點(diǎn)：本課程的主要內(nèi)容及其相互銜接關(guān)系以及本課程與后續(xù)課程的知識體系構(gòu)成關(guān)系。

第1章 晶體學(xué)基礎(chǔ)

知識點(diǎn)：原子結(jié)構(gòu)和原子間的鍵合、空間點(diǎn)陣、晶胞、晶面和晶向指數(shù)、晶體宏觀與微觀對稱性、點(diǎn)群與空間群、極射投影。

重 點(diǎn)：化學(xué)鍵、空間點(diǎn)陣、晶胞的內(nèi)涵；晶面和晶向指數(shù)的確定；晶面間距計(jì)算；晶體對稱性。

難 點(diǎn)：晶體微觀對稱性；晶面和晶向指數(shù)的確定；晶面間距的計(jì)算；極射投影的應(yīng)用；倒易點(diǎn)陣。

第2章 固體材料的結(jié)構(gòu)

知識點(diǎn)：金屬的晶體結(jié)構(gòu)；固溶體結(jié)構(gòu)；中間相；離子晶體結(jié)構(gòu)；共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)；準(zhǔn)晶態(tài)結(jié)構(gòu)；非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；新型材料結(jié)構(gòu)。

重 點(diǎn)：金屬的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；固溶體類型及固溶度影響因素；中間相類型；典型的離子晶體結(jié)構(gòu)；硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)；金剛石晶體結(jié)構(gòu)；非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的特征。

難 點(diǎn)：典型的金屬晶體和離子晶體點(diǎn)陣常數(shù)與原子半徑關(guān)系計(jì)算、致密度的計(jì)算、硅酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)特征。

第3章 晶體缺陷

知識點(diǎn)：點(diǎn)缺陷；位錯(cuò)的結(jié)構(gòu)、位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)、位錯(cuò)的應(yīng)力場；位錯(cuò)與晶體缺陷的相互作用；層錯(cuò)；超位錯(cuò)；復(fù)雜位錯(cuò)組態(tài)；位錯(cuò)的增殖、塞積與交割；實(shí)際晶體中的位錯(cuò)。晶體表面；界面結(jié)構(gòu)；晶界能量；晶界平衡偏析；晶界遷移；相界面；界面能與顯微組織形貌。

重 點(diǎn)：位錯(cuò)基本概念和類型，位錯(cuò)的應(yīng)力場，位錯(cuò)間的交互作用，位錯(cuò)的起源與增殖、位錯(cuò)的塞積、位錯(cuò)的交割、位錯(cuò)反應(yīng)。實(shí)際晶體中的位錯(cuò)；有序結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)；離子晶體的位錯(cuò)；面心立方晶體的位錯(cuò)反應(yīng)。晶界結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，相界結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，界面能量。

難 點(diǎn)：位錯(cuò)的概念；位錯(cuò)反應(yīng)；實(shí)際晶體中的位錯(cuò)；晶界結(jié)構(gòu)。

• 課程資源

《材料科學(xué)基礎(chǔ)（第2版）》開通了有數(shù)字資源的下載，其中包含《材料科學(xué)基礎(chǔ)（第2版）》（各章知識點(diǎn)）（教學(xué)大綱）、《材料科學(xué)基礎(chǔ)（第2版）》（測驗(yàn)題及其參考答案）、《材料科學(xué)基礎(chǔ)（第2版）》（多媒體電子課件）（PPT課件） 。

教材：

胡賡祥. 蔡珣. 材料科學(xué)基礎(chǔ)(第三版). 上海交通大學(xué)出版社, 2011.

參考資料：

[1] 靳正國. 材料科學(xué)基礎(chǔ). 天津大學(xué)出版社, 2006.

[2] 余永寧. 材料科學(xué)基礎(chǔ). 高等教育出版社, 2012.

[3] 潘金生等. 材料科學(xué)基礎(chǔ). 清華大學(xué)出版社, 2011.

[4] 蔡珣, 戎詠華. 材料科學(xué)基礎(chǔ)輔導(dǎo)與習(xí)題. 上海交通大學(xué)大學(xué)出版社, 2008.

[5] 石德珂. 材料科學(xué)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003.

[6] Schaffer, James P Saxena. The Science and Design of Engineering Materials. 高等教育出版社, 2003.