07310140材料科学与方法课程教学大纲(本科-新)
07310150材料力学性能教学大纲
材料力学性能Mechanical Properties of Materials课程编号：07310150学分：2学时：30 （其中：讲课学时：26 实验学时：4 上机学时：）先修课程：材料科学基础、工程力学、材料工艺学或组织控制等课程适用专业：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、光电、复合材料、材料成型与加工等各专业本科三年级学生教材：《工程材料力学性能》，束德林主编，机械工业出版社，2008 年6 月第2 版开课学院：一、课程的性质与任务：《材料力学性能》是材料类专业的一门主要的技术基础课程。
《材料力学性能》的基本任务是通过课堂教学和实验教学，使学生掌握材料在不同条件下的力学行为及其变化规律，掌握表征材料力学性能的各项指标和测定方法，以及影响材料性能的内外因素，进一步明确材料的组成一工艺一结构一性能的关系，提高学生正确选择和合理使用材料、改进材料性能方面的能力。
二、课程的基本内容及要求：一、绪论1、教学内容（1）本课程的目的、性质和主要内容；（2）本课程与其它课程的关系、课程学习方法。
2、基本要求（1）理解本课程的目的、性质和主要内容；（2）了解本课程与其它课程的关系、课程学习方法。
二、材料在单向静拉伸载荷下力学性能1、教学内容（1）拉伸曲线和应力应变曲线；（2）弹性变形：弹性变形及其本质、弹性模量、比例极限与弹性极限、弹性比功；（3）弹性不完整性：包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性；（4）塑性变形：塑性变形方式与特点、屈服现象与屈服强度、影响屈服强度的因素、应变硬化、颈缩现象、抗拉强度、塑性；（5）材料的断裂：断裂类型和断裂过程、断裂机理和微观断口特征、断裂强度、断裂理论的应用、韧性与韧度。
2、基本要求（1掌握韧性材料、脆性材料的拉伸曲线和应力应变曲线；（2）掌握弹性模量的物理概念和工程意义，了解其它弹变阶段的指标的概念，并了解弹性不完整现象；（3）掌握金属塑性变形的特点和应变硬化的概念，重点掌握屈服强度、抗拉强度、塑性指标；（4）掌握断裂的阶段、类型，了解断裂机理和断裂强度理论，掌握断口特征。
《材料科学与工程综合实验》课程教学大纲(本科)
材料科学与工程综合实验（Comprehensive Experiments of Materials Science and Engineering）课程代码：07410085学分：1学时：32先修课程：材料科学基础，材料科学研究方法，材料测试方法，材料力学性能，材料物理性能适用专业：复合材料工程教材或实验指导书：（选填）一、课程性质与课程目标（一）课程性质本课程针对材料科学与工程大类专业完成本专业的基础课程的理论学习后开设的对应实验课程，旨在为培养学生实际动手操作能力，加深学生对材料科学与工程先导课程中基础理论知识的理解，学会综合运用各种测试方法、表征手段与工具等解决材料科学与工程实际问题的能力。
（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。
应包括知识目标和能力目标。
）课程目标1：掌握材料科学研究所需的各种微观组织表征手段，如X射线衍射仪、光学金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等设备用于表征材料的微观结构；课程目标2：掌握材料科学研究所需的各种力学和物理性能测试方法如硬度、拉伸和压缩试验、冲击韧性、摩擦磨损等力学性能测试手段和热膨胀系数、导电性等物理性能测试手段用于获得材料内在的性能参数；课程目标3：掌握利用文字报告、图表等对材料科学与工程领域的实验数据的表达和解析能力。
注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点：1.毕业要求指标点3-2. 能够在社会、环境、法律等现实约束条件下，通过技术经济环境评价对设计方案的可行性进行研究。
2.毕业要求指标点4-4. 能对实验数据或结果进行正确的分析和解释，并通过信息综合归纳总结有效的结论。
注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入“✓”，也可标注“H、M、L”。
二、本课程开设的实验项目注：1.类型：指验证性、综合性、设计性等；2.要求：指必做、选做。
材料科学与工程课程大纲
材料科学与工程课程大纲一、课程概述材料科学与工程是一门综合性的学科，涉及材料的结构、性能和应用。
本课程旨在系统地介绍材料科学与工程的基本理论和实践技能，培养学生的材料科学思维和解决实际问题的能力。
二、课程目标1. 理解材料科学与工程的基本概念和原理；2. 掌握材料的组成、结构和性能的关系；3. 学习各类材料的制备和加工技术；4. 培养材料测试和分析的实验技能；5. 能够评估和选择适合特定应用的材料。
三、课程大纲1. 材料科学与工程导论1.1 材料的定义和分类1.2 材料科学的发展历程1.3 材料的特性和需求2. 材料结构与性能2.1 原子结构与晶体结构2.2 晶体缺陷和非晶态材料2.3 相变与相图2.4 材料的力学性能2.5 热学性能和电学性能3. 材料制备与加工3.1 金属材料的制备和加工3.2 非金属材料的制备和加工3.3 聚合物材料的合成和成型3.4 先进制备技术（如纳米材料制备）4. 材料表征与测试4.1 材料测试的基本原理和方法4.2 机械测试和力学性能测试4.3 热学测试和热学性能评价4.4 光学测试和光学性能评价4.5 电学测试和电学性能评价4.6 表面和界面测试技术5. 材料应用与案例分析5.1 结构材料的应用和工程案例5.2 功能材料的应用和工程案例5.3 先进材料的应用和工程案例四、教学方法本课程采用多种教学方法，包括课堂教学、实验教学和案例分析。
课堂教学以理论讲解和案例分析为主，引导学生思考和探索。
实验教学通过实验操作和数据分析，提高学生的实践能力和问题解决能力。
案例分析通过真实案例的讨论和分析，培养学生的综合素养和创新思维。
五、考核方式1. 平时成绩（40%）：包括课堂参与和作业完成情况；2. 实验成绩（30%）：包括实验操作、数据分析和实验报告；3. 期末考试（30%）：笔试形式，测试学生对课程内容的理解和应用能力。
六、参考教材1.《材料科学基础》（第三版），作者：吴志明2.《现代材料科学与工程导论》（第四版），作者：William D. Callister Jr.等七、备注本课程注重理论与实践的结合，鼓励学生思考和提问。
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。
《材料科学与工程课程设计》教学大纲
《材料科学与工程课程设计》教学大纲一、课程设计基本信息环节代码：课程设计环节名称：材料科学与工程基础课程设计英文名称：CourseDesignofFundamenta1sofMateria1sScience&Engineering课程设计周数：1学分：1适用对象:材料化学先修课程与环节：材料科学与工程基础等二、课程设计目的和任务材料科学与工程基础课程设计是材料科学与工程基础教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以材料合成与性能设计为主的一次设计实践。
通过课程设计使学生更清晰地掌握材料科学与工程基础具体内容，制备和研究方法，并在查阅技术资料、用简洁文字和图表表达工艺流程设计结果，在材料结构设计和制备等能力方面得到一次基本训练。
三、课程设计方式本课程是材料科学与工程基础课程教学的一个实践环节，安排在材料科学与工程基础理论课之后进行，一周时间集中安排，对各步工作一般不作硬性要求。
四、课程设计教学（或指导）方法与要求在教师指导下，要求学生通过查阅资料、完善设计方案、设计结果汇总、撰写设计论文/说明书等环节的训练，在设计材料结构、加工工艺流程等方面具备初步能力，为后续课程学习以及毕业论文（设计）奠定基础。
五、课程设计基本内容和时间安排（一）讲课、布置任务（0.5天）讲解设计要求，布置设计任务，地点课室（二）阅读指导书和查阅资料（1.5天）（≡）整理汇总设计思路、提纲（1.0天）（四）设计验证与结果（0.5天）（五）撰写设计论文/说明书（1.5天）六、课程设计基本要求通过课程设计使学生更清晰地掌握材料科学与工程基础具体内容，进一步理解材料组成结构、制备、性质、效能间的关系及相应的研究方法，在查阅技术资料、用简洁文字和图表表达工艺流程设计结果、以及在材料结构设计和制备等方面的能力得到一次基本训练。
七、考核方式及成绩评定标准课程设计考核方式课程设计论文/说明书、实验报告等。
课程设计成绩评定标准成绩以“优"、"良''、”中"、"及格”、"不及格''五级记分。
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材料科学研究方法
Materials Science and Research Method
课程编号：07310140
学分：2
学时：30 （其中：讲课学时：30实验学时：0 上机学时：0 ）先修课程：材料科学基础
高分子材料工程，材料成型及控适用专业：金属材料工程，无机非金属材料工程，
制工程，冶金工程、复合材料与工程
教材：戴起勋等. 材料科学研究方法（二版）. 国防工业出版社，2008
开课学院：材料科学与工程学院
、课程的性质与任务：
该课程作为材料类各专业的专业基础教学知识平台之一设置。
该课程体系的目的是使材料类各专业及相关专业的学生对材料科学与工程学科的内在科学规律和发展趋势有一个宏观的认识，对材料的研究开发思路和各种方法有一个科学辨证的概念，进一步激发学生的学习积极性和创新精神，为以后各有关课程的学习打下良好的基础。
本课程基本的任务是：
1、了解材料科学与工程学科的历史、地位、作用；
2、掌握现代材料研究和技术开发工作的基本方法、基本过程、基本思路和基本分析手段；
3、从宏观到微观比较深入地了解各类材料的共同特点与共同的效应；
4、树立材料的成分、结构、加工制备、性质、使用功能和环境间的系统工程概念；
5、培养学生一种对材料科学的创新思维、材料研究创新活动的科学方法及材料研究创新成果的分析能力。
、课程的基本内容及要求：第1 章材料科学发展史
1、教学内容
材料科学在人类历史发展各个阶段的状况及成就，石器时代，青铜时代，铁器时代，近代和现代的几次工业革命中材料的发展与对促进生产力的作用，特别着重近代和现代时期的材料发展情况。
2、基本要求
了解材料学科的发展史及在人类发展的历史进程中的作用，了解自然科学的各种研究方法在材料科学中的应用。
第2 章材料科学共性
1、教学内容
全材料科学的形成过程材料学科的细分化到综合、材料学科的交叉和渗透、材料科学与工程
的形成；材料科学与工程学科的地位和特点；材料科学的共性规律晶体学结构规律、材料缺陷与断裂强度、材料的相变原理、材料的形变与断裂规律、材料的强韧化原理；材料的共同效应界面效应、表面效应、复合效应、形状记忆效应、动态效应、环境效应和纳米效应。
2、基本要求掌握金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等三大类各类材料组织、性能和应用的主要特点及其共同的特性。
了解三大材料的交叉与融合这一现代科学研究发展的特点；了解研究方法的创新、数学理论和计算机技术的发展在新材料、新技术开发中的作用。
熟悉形成现代材料科学与工程大学科的基础。
第3 章材料研究基本方法
1、教学内容
重点介绍材料研究的自然科学基本方法、特点及应用类比法、归纳法、演绎法、移植法、组合法、系统分析法、黑箱法、相关法、数学方法、模型法等。
2、基本要求
全面了解材料研究的自然科学基本方法，重点掌握归纳法、演绎法、模型法、系统法等。
第4 章材料结构设计与系统分析
1、教学内容
材料结构的基本特性可分与穷尽、转变与守恒、表象与真实、量变与质变；材料性能的基本特性现象与本质、区分与联系、复合与转换、主要与次要等；材料结构的稳定性；材料结构的测定与表征；材料结构的设计与控制；结构与性能的系统分析方法；材料结构的自组织；材料结构的仿生研究；材料过程的基本原理和材料过程的能量分析方法。
2、基本要求认识材料结构与性能是材料体系中直接相关的问题，是材料科学中的核心。
掌握各类材料的基本结构及其变化规律、材料性能的基本特性、结构与性能的系统分析方法。
掌握材料过程的基本原理、分析方法及评价参量。
第5 章材料使用与环境评价方法
1、教学内容
材料与环境、资源的关系材料生产对环境和资源的影响、生态环境材料与能源材料、材料流理论；材料环境协调性评价与设计材料环境协调性评价、材料环境协调性设计、生态环境材料设计的原则、金属材料的环境协调性设计、非金属材料的环境协调性设计、环境协调性产品的设计；材料环境适应性评估材料工况环境适应性评估、材料自然环境适应性评估。
2、基本要求增强现代材料发展的环境因素意识，重视材料的资源和环境污染的问题。
掌握材料环境协调性评价与设计的基本方法与思路。
第6 章材料计算设计与方法
1、教学内容
材料设计概述定义、发展、范围、层次、任务；材料设计的主要途径与方法从相图角度进行设计，从数量冶金学角度进行设计，基于量子理论的设计，基于物理、数值模拟的设计，多尺度
材料模型与计算设计；材料设计的主要技术；数学方法在计算设计中的应用有限元法、遗传算法、分形理论等；材料计算设计实例复合材料的可设计性与研究方法，超硬材料计算设计，工程应用层次的材料计算设计。
2、基本要求
掌握材料设计的基本概念，要认识到材料科学从经验科学逐步走向理性科学，很重要的发展方向是模拟设计和计算设计。
了解各种数学方法在计算设计中的应用，了解国内外在模拟设计方面取得的主要成果，了解材料计算设计领域的研究动态。
第7 章材料物理模拟与数值模拟
1、教学内容模型化的基本概念、数值模型化与模拟、基本范畴与分类、基本思路；材料研究的物理模拟基本概念、金属塑性加工物理模拟、薄板冲压工艺模拟技术、塑料注射成形过程模拟仿真；材料研究的数值模拟基本概念、铸造工艺过程的数值模拟、计算机数值模拟应用的实例。
2、基本要求掌握物理模拟与数值模拟的基本概念、方法和思路。
了解目前物理模拟与数值模拟方面所进行的研究及取得的成果。
第8 章材料失效分析方法（可布置自学）
1、教学内容
材料失效分析概述概念、思路、方法、作用与发展；材料主要失效类型材料的变形、材料的断裂、材料的腐蚀、材料的磨损、材料的其它失效形式。
2、基本要求
认识到材料的设计—组成—制备—结构—性能—使用—环境是材料研究的主线；认识材料失效分析的重要性；掌握材料失效分析的基本概念及方法。
第9章材料经济学
1、教学内容
材料的循环：生态材料、再生材料、绿色材料技术。
材料的选用与竞争：材料选用的基本原则、各类材料的竞争、材料竞争的国际化；材料的经济分析：材料经济分析方法、材料经济的能源与环境因素、材料经济的潜在效益。
2、基本要求
了解材料循环、绿色材料技术和材料经济分析的基本概念。
第10章材料发展前沿与重点（学术报告）
1、教学内容
新材料研究与发展概况信息功能材料、生物材料、其它功能材料、功能复合材料、生态环境材料、能源材料；纳米材料与纳米技术；材料制备工艺与技术的开发；材料设计与一体化技术；材料科学基础理论的深入研究；传统材料与表面技术。
2、基本要求
了解材料科学与工程各领域的发展趋势，了解各类新材料开发的意义。
三、课程学时分配:
四、大纲说明
本课程计划学时为30 左右，可根据具体情况安排各章节的学时数，有些章节的内容可自学。
第10 章材料科学发展前沿与重点，可作为多媒体学术报告1~2次。
可安排1~2次课堂讨论和习作小论文，学生自己查阅组织资料写作，学时为 2 学时，
作为课程实践环节。
教材中有关例子可以选择性地讲授，或另选更好的例子。
该课程为考查课，考查的形式可以是多样的，可开卷考查一些基本内容；可以布置一些题目及要求让学生去查找有关资料，经过编写整理后作为大作业交给老师；也可以口试形式让学生随机抽签回答几个问题来评定成绩。
每一种方法都要结合平时成绩综合评定该课程的考查成绩。
五、参考书目及学习资料
[1] 材料设计.熊家炯主编.. 天津：天津大学出版社，2000
[2] 材料学的方法论. 肖纪美著.. 北京：冶金工业出版社，1994
[3] 材料创造发明学. 涂铭旌著.. 北京：化学工业出版社，2000
制定人：杨娟审定人：刘军批准人：杨娟
2013 年4 月20 日
课程简介
课程编号：07310140
课程名称：材料科学与方法
英文名称：Materials Science and Research Method
学分：2
学时：30（其中：讲课学时：30 实验学时：0 上机学时：0 ）
课程内容：介绍材料科学发展史；材料研究的自然科学基本方法、特点及应用；材料科学的共性规律和材料的共同效应；材料结构的基本特性，结构与性能的系统分析方法；材料过程的基本原理和过程的能量分析方法；材料与环境、资源的关系，材料环境协调性评价与设计；科研选题、科学试验、研究成果总结；材料研究的物理模拟与数值模拟；材料计算设计的主要途径与方法；材料失效分析与测试方法；材料经济学基本概念。
培养学生材料科学的创新思维、材料研究创新活动的科学方法及材料研究创新成果的分析能力。
选课对象：金属材料工程，无机非金属材料工程，高分子材料工程，材料成型与控
制，冶金工程等材料类专业及其它相关专业本科三年级学生
先修课程：材料科学基础
教材：《材料科学研究方法》（二版）. 戴起勋，赵玉涛等编著.国防工业出版社，
2008。