材料科学基础课程
《材料科学基础》课程教学大纲
《材料科学基础》课程教学大纲课程编号：08061211课程名称：材料科学基础英文名称：Fundamental of Materials Science课程类型：学科基础课课程要求：必修学时／学分：88／5.5 （讲课学时：80 实验学时：8 上机学时：0）适用专业：材料成型与控制工程；焊接技术及工程；金属材料工程；无机非金属材料工程一、课程性质与任务《材料科学基础》是材料科学与工程学院各专业学生学习和掌握材料的成分、组织结构与性能间的关系及其变化规律，特别是固体材料的结构、晶体缺陷、平衡相图、凝固和原子扩散过程诸方面的基本概念和基础理论，以及有关的加工工艺对材料的组织结构和性能的影响规律的学科基础课，也是学生将来学习专业课程的理论基础。
本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本规律等方面的讲解；在培养实践能力方面着重试样的选取与制备及显微组织的观察等基本方法的训练，使学生熟悉材料科学的相关基础知识，为后续专业课程的学习以及将来解决材料的生产、加工等问题和探索新材料、新技术、新工艺打下比较系统而坚实的理论基础。
二、 课程与其他课程的联系选修课：大学物理，材料物理化学本课程是在学习了大学物理、材料物理化学等课程后方能学习本课程；该课程也是学习后续专业课程的理论基础。
通过该课程的学习，使学生掌握材料的成分、组织结构与性能间的关系及其变化规律，从而为进一步深入学习材料科学与工程学院各专业的专业课程奠定基础，并且理论结合实践，使其有机的结合起来，形成一个完整的系统的专业学科基础理论体系。
三、课程教学目标1．学习并掌握常见的晶体结构与材料的相结构、晶体缺陷及固态材料中的原子扩散、材料的凝固、二元相图及塑性变形等基本知识，使学生在材料方面具有扎实的基础理论知识，了解并掌握金属材料产品由不同工艺形成的组织特征，具有开发和选用新材料的能力和工程实际应用的能力；（支撑毕业能力要求1.1、1.2）2．培养学生的工程实践学习能力，使学生掌握观察材料显微组织的实验方法，获得实验技能的基本训练，具有查阅有关技术资料的能力；（支撑能力毕业要求2.1、2.3）3．培养学生对金属材料的各类物理现象、特性进行研究并通过实验验证的能力。
材料科学基础心得体会
材料科学基础心得体会材料科学作为一门综合性的学科，研究材料的性能、制备、结构和性质等方面的问题。
通过我在学习材料科学基础课程的过程中，我对材料科学有了更深刻的理解。
以下是我对材料科学基础的心得体会。
1. 材料分类和性能在学习材料科学基础课程时，我了解到材料可以根据其成分和结构进行分类。
常见的分类包括金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料。
不同材料有不同的性能，如金属材料具有良好的导电性和导热性，无机非金属材料具有较高的耐高温性和抗腐蚀性，有机高分子材料具有良好的柔韧性和可塑性。
了解材料的分类和性能，可以为我们合理选择和应用材料提供依据。
2. 材料的制备方法材料可以通过不同的制备方法得到。
常见的制备方法包括熔融法、固相反应法、溶液法、气相法等。
不同的制备方法会对材料的结构和性能产生影响。
例如，通过气相法制备的纳米材料具有较大的比表面积和较好的表面活性，可以广泛应用于催化剂和传感器等领域。
了解材料的制备方法，可以帮助我们选择适合的制备方法，以获得所需的材料。
3. 材料表征和测试方法对材料进行表征和测试，可以了解其组成和性能。
常见的表征方法包括显微镜观察、X射线衍射、热分析、光谱分析等。
通过这些表征和测试方法，我们可以获得材料的形貌、结构、组分、热稳定性等信息。
这些信息对于研究材料的性能和应用具有重要意义。
掌握材料的表征和测试方法，可以提高我们对材料的理解和分析能力。
4. 材料应用领域材料科学是一个应用广泛的学科，涉及到众多领域。
在学习材料科学基础课程时，我了解到材料科学的应用领域包括电子、能源、医药、航空航天等。
例如，金属材料广泛应用于汽车制造和飞机制造中，高分子材料用于制备塑料制品和橡胶制品，无机非金属材料用于制备陶瓷和玻璃制品等。
了解材料的应用领域，可以为我们选择专业方向和未来发展方向提供参考。
总而言之，通过学习材料科学基础课程，我对材料科学有了更深入的了解。
材料的分类和性能、制备方法、表征和测试方法以及应用领域等方面的知识都为我今后的学习和研究奠定了基础。
《材料科学基础2》课程简介和教学大纲
《材料科学基础2》课程简介课程编号：02024036课程名称：材料科学基础2 ［5E］ /Fundamentals of MaterialsScience 2学分：2. 5学时：40适用专业：无机非金属材料建议修读学期：第5学期先修课程：物理化学，材料科学基础1 ［无］考核方式与成绩评定标准：闭卷考试教材与主要参考书目：Ll］无机材料学基础，张其土，华东理工大学出版社［2］无机材料科学基础，陆佩文，武汉理工大学出版社［3］材料科学基础，张联盟，武汉理工大学出版社内容概述：本课程是无机非金属材料工程专业本科生的重要专业基础课，是一门理论性很强、涉及面广的课程，是本专业的专业课开设前所必须学的课程。
本课程是使学生掌握材料的组成、结构与性能之间的相互关系和变化规律，掌握材料的结构、物性和化学反应的规律及其相互的联系，为今后从事夏杂的技术工作和开发新型材料打下良好的基础。
The course of fUndamentals of materials science, which is highly theoretical, and almost involves all the sides of materials science, is an important fundamental one for the students majoring in inorganic materials science and engineering. Thus it is set to be taught before other specialized courses. It aims at allowing the students to master the relations between materials compositions, structures and properties, and to establish a good theoretical base for the research and development of new materials in the future.《材料科学基础2》［无］教学大纲课程编号：02024036课程名称：材料科学基础2 /Fundamentals of Materials Science 2学分：2. 5学时：40适用专业：无机非金属材料建议修读学期：第5学期先修课程：物理化学，材料科学基础1 ［无］一、课程性质、目的与任务【课程性质】本课程是无机非金属材料工程专业(建材方向、陶瓷与耐火材料方向)本科生的重要专业基础课，是一门理论性很强、涉及面广的课程，是本专业的专业课开设前所必须学的课程。
材料科学基础教学大纲
材料科学基础教学大纲课程号：课程名称：材料科学基础II 学分：4英文名称：Fundamentals of Materials Science （II）周学时： 4预修课程：《材料科学基础I》面向对象：材料科学与工程专业本科生一、课程介绍（100-150字）（一）中文简介《材料科学基础II》是《材料科学基础I》与材料科学后续专业课程的连接纽带，是材料系学生学习其它材料科学与工程相关专业课的基础，内容主要包括固态扩散、相图、固相反应、陶瓷烧结过程、熔融态与玻璃态、金属的凝固与结晶、固态相变过程等。
（二）英文简介This course provides fundamental knowleges for more specified courses related to materials science and engineering. The major contents are as follows: solid diffusion, phase diagrams, solid state reaction, sintering process of ceramics, molten and glassy states, solidification and crystallization of metals, and solid state phase transformations.二、教学目标（一）学习目标《材料科学基础II》课程教学的基本目的是在学生学完《材料科学基础I》课程之后，通过本课程的学习，进一步掌握材料研究与制备过程中所涉及的基础理论问题，如相平衡与相变过程、材料不同尺度范围内的本征结构、晶体组织、几何形态及表观性能，材料微观行为与宏观表现的有机联系，具有不同化学成分、加工过程、组织结构及宏观性能材料的物理本质、材料制备过程中的固相反应和烧结过程等。
学完本课程后，学生应掌握固态扩散基础知识；各类相图的判读以及在实际过程中的应用；理解固相反应、陶瓷烧结过程的实质和控制条件以及相关的动力学关系；掌握玻璃制备过程中的熔融态结构与性质以及玻璃形成过程与结构;掌握金属凝固和结晶基本过程以及成分分布、组织结构调控；掌握材料固态相变，特别是钢的奥氏体化、珠光体相变、马氏体相变、贝氏体相变、脱溶与时效、调幅分解等基础知识。
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。
新工科建设背景下“材料科学基础”课程案例教学模式设计与创新
新工科建设背景下“材料科学基础”课程案例教学模式设计与创新随着制造业的快速发展和科技革新的不断推进，新工科建设的理念逐渐成为高校教育的热门话题。
在这一背景下，材料科学基础课程作为新工科建设中至关重要的一环，其案例教学模式设计与创新也变得尤为重要。
本文将探讨新工科建设背景下“材料科学基础”课程案例教学模式设计与创新的相关内容。
1. 传统教学模式的不足在传统的材料科学基础课程教学中，通常采用传授理论知识、实验操作、课程论文等传统教学方法，学生的参与度不高，缺乏实践性、针对性和创新性。
2. 缺乏与工程实践的联系传统的材料科学基础课程教学过程中，往往缺乏与工程实践的联系，学生对于材料科学理论知识的掌握程度和实际应用能力有所欠缺。
3. 人才培养目标不明确传统的材料科学基础课程教学过程中，人才培养目标模糊，无法满足当前工业对于材料科学人才的需求。
二、“材料科学基础”课程案例教学模式设计的重要性1. 培养学生综合应用能力通过案例教学，可以让学生在实际案例中学习和掌握材料科学知识，并培养学生的分析问题、解决问题的能力，提高综合应用能力。
2. 提高课程吸引力和实用性通过案例教学，可以增加课程的吸引力和实用性，激发学生学习的兴趣，促进学生对于课程的深入理解和应用。
2. 引入新颖案例教学方法在“材料科学基础”课程的案例教学中，可以引入一些新颖的案例教学方法，如PBL （问题驱动式学习）、案例分析等，激发学生的学习兴趣，提高学生的思维能力和创新意识。
3. 开展实践性案例教学在“材料科学基础”课程的案例教学中，可以开展一些实践性的案例教学活动，如实验操作、工程项目设计等，让学生在实际操作中学习和应用材料科学知识，提高实践能力。
以某高校“材料科学基础”课程的案例教学为例，设计了一些创新的案例教学活动：1. 工程材料案例分析通过案例分析，让学生了解不同工程材料的特性和应用，如金属材料、聚合物材料等，引导学生在实际案例中思考材料选择的原则和方法。
材料科学基础前三章课程要点总结
1.绪论材料科学基础的核心问题：材料结构和性能的关联2. 第一章第1节（1）晶体和非晶体的区别（2）空间点阵和结点的定义（3）点阵的基本特征：周期性和等同性（4）晶胞和晶格常数的定义（5）七大晶系的名称、结构特征和对称性规律（要求记忆）（6）14种布拉维点阵并理解其来源（去掉重复的和保持对称性）（7）布拉维点阵和晶体结构的关系，如何从晶体结构获得点阵信息（熟悉ɑ铀, NaCl, Zn三个例子）（8）掌握密排六方HCP的结构，画出完整的中间层原子结构图，掌握c/a比值（9）晶胞与原胞的区别3. 第一章第2节（1）掌握三种晶体结构FCC，BCC，HCP并记住代表性材料（2）理解钢球模型，掌握原子半径、晶胞原子数、配位数、堆垛密度的计算方法（3）间隙的概念和种类，间隙大小的定义（4）掌握FCC，BCC，HCP三种晶体结构中八面体、四面体间隙的位置（坐标），数量以及尺寸。
4. 第三章第3节（1）晶面指数的标定步骤及立方晶系常见的晶面指数（2）掌握晶面族的概念，能写出{100}，{110}，{111}，{112}, {123}晶面族所包含的晶面（3）掌握晶向指数的标定方法，常见的晶向指数，了解行走法确定晶向指数，能写出<100>, <111>, <110>, <112>晶向族所包括的晶向；（4）六方晶系四指数晶面指数标定方法，能写出底面、侧面、对角面的晶面指数；掌握四指数晶向指数的标定方法，熟记轴向、角二等分线方向的晶向的写法及长度，基于此能够熟练写出特殊晶向的指数。
掌握六方晶系的中由三指数晶向变换为四指数的方法；（5）面密度和线密度的概念及计算方法。
5. 第一章第4节（1）掌握晶体的堆垛方式和堆垛次序的概念；（2）简单立方沿{100}，{110}晶面的堆垛次序；（3）HCP{0001}面的堆垛次序以及错位矢量；（4）FCC{200}面的堆垛次序以及错位矢量，重点掌握{111}面的堆垛次序及错位矢量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2 内容和特点
课程内容： 不同的材料性能各异，决定材料性能的因素？ 研究这些因素构成了本课程的主要内容。
重点围绕材料的化学成分→材料的组 织、结构→加工工艺→性能→应用这条主 线进行讲述。
三大模块知识结构
1 材料的组织与结构（金属中的固态相变） 2 材料的变形与强化 3 材料中物质的输运
树脂基复合材料近年来以年增长率16%的速 率高速增长，全球市场规模已达120亿美元。
大连路明集团依托自主开发的自发光稀土材 料，产品出口到世界20多个国家，年产值达几 十亿人民币。
二、材料分类 什么是材料？
用来制造生产和生活物品的原料。 用来制造各种工程设备的原料称为 工程材料。
按组成分：
1）金属材料：钢铁和有色金属。
第一次工业革命：
从19世纪初期开始后短短的近100年的时 间里，人类创造的物质财富就已超过了在这之 前几千年内人类所创造的物质财富的总合，这 与钢铁材料的兴起是密不可分的，没有钢铁工 业的发展和崛起，要完成第一次工业革命是无 法想象的。
1856年和1864年先后发明了转炉和平炉炼钢，
使世界钢产量从1850年的6万吨猛增到2800万吨，
第二次工业革命：19世纪后期开始，是以电力、 石油开发为突破口，推动了汽车、飞机等工业的 发展，其支撑依然是新材料的开发，如高强合金 钢、铝合金、有色金属、高分子材料、非金属材 料等。
第三次工业革命：20世纪后开始，以工业生产由 机械化向自动化发展为标志。该阶段人类社会的 进步与材料开发间的关系比历史上任何一个时期 都更加密切。
1 材料的组织与结构模块知识
主要包括下列知识点：
材料的原子结构、晶体结构、相结构、 相和组织的关系、金属的结晶（凝固）、 二元合金相图、铁碳合金相图、三元相图。
主干知识是材料的组织结构和影响因素
结构：材料内部质点（原子、分子、原子团）
的排列方式。
组织：肉眼或显微镜下观察到材料中具有特定
形貌的区域。 宏观组织：肉眼或放大镜观察到的组织。 微观组织：显微镜观察到的组织。
例如电子计算机的发展，电子管，单晶硅，集 成电路，目前正在开发的第二代半导体材料砷化镓， 其集成度比现在的单晶硅还要高150倍，一旦开发 成功，将给计算机带来一场新的革命。
3 新材料的开发与生产本身已成为一门新兴的 产业，在国民经济中具有十分重要的地位。
90年代日本一家公司发明了能发蓝光的半导 体材料GaN，带来了几十亿美元的市场，形成 了高额的垄断利润。
2）无机非金属材料（陶瓷材料，硅酸盐材料）： 玻璃、水泥、普通陶瓷、特种陶瓷（先进陶瓷和精 细陶瓷）。
3）高分子材料（有机非金属材料）：塑料、合成 橡胶、各种人造纤维。
4）复合材料：由两种或两种以上不同性质的原料 通过一定的工艺方法组成的多相固体材料。
按用途分：
1）结构材料 强调力学性能，使用时以承受载荷为 主，用来制造各种工程构件、机器设备、生活用具 等。以金属材料和高分子材料为主，陶瓷材料也有 使用。从重量上看，是用量最大的一类材料。
通孔泡沫铝宏观组织
微观组织丰富多彩
Nimonic 105 镍基超合金 1000X (可以看到氮化钛和晶界沉淀)
为钢铁材料的普及应用奠定了基础，促进了机械、 建筑、造船、铁路的大发展，世界上第一艘钢板制 造的轮船、第一座钢铁桥梁，第一座钢架结构摩天 大楼相继问世。没有钢铁材料就没有铁路的发展， 机械工业也无从谈起，其他工业也不可能建立和发 展。可以毫不夸张的说，从19 世纪起，人类文明 进入了鼎盛的钢铁时代，就是在现代社会，人类文 明的大厦依然是建立在钢铁基础之上的。
1 任务 从事材料的生产、加工、开发、研究需具备
什么条件？
● 扎实的材料科学基础知识 ● 掌握现有的材料制备技术 ● 创新思想
具体任务：
●学习材料科学基础知识，为后续课程和今后的工 作奠定良好的基础；
●学习材料科学的研究方法，从实验结果中归纳、 总结，上升为理论，掌握专业课的学习方法；
●为继续深造作准备。
20世纪50年代镍基高温材料的出现，导致超音速 飞机问世，
钛合金、纤维增强复合材料和高温陶瓷的出现， 促进了航天工业的发展。
60年代高分子材料（塑料、合成橡胶、合成纤维） 的问世，使人们的日常生活发生了翻天覆地的变 化。
半导体材料的问世和发展和光缆的使用，为人类 社会步入信息时代奠定了基础。
当今世界正面临又一场技术革命(第四次工业革 命)，它是以信息科学、材料科学和生物科学为代 表。世界权威人士认为，这场技术革命所带来的影 响和创造的社会财富将超过历次工业革命，其中材 料技术是基础，没有相应新材料的开发成功，任何 科学技术开发便成为无米之炊，离开新材料来发展 高新技术是无法想象的。
5、20世纪初期人工合成高分子材料问世；
6、1950年 硅时代、半导体时代；
7、当代社会使用的材料已多样化，可称为多元材 料时代或新材料时代、纳米材料，复合材料，功能 材料，智能材料等等。
目前人类发现的材料据称已达800余万种，每年 还以25万种的速度增长，具有实际应用价值的也有 8万余种。
2 材料的发展和进步推动了社会不断向前发展。
欢迎进入材料科学基础课程
绪论
一、 材料在人类社会发展中的作用和地位 二、材料分类 三、这门课的任务、内容和特点、学习方法
一、 材料在人类社会发展中的作用和地位
1 材料是划分人类历史阶段的标志
1、100万年前 旧石器时代，以石头做工具； 2、1万年前 新石器时代，对石头进行加工，发明 了用黏土烧制陶器；会使用天然的金和铜； 3、6000年～5000年前 青铜器时代、铁器时代和 瓷器时代； 4、 19世纪初期发明了水泥，紧接学和热学性能，使用时 承受载荷较小，主要是利用它们的物理化学性能， 以陶瓷材料为主（各种金属氧化物），如气敏陶瓷、 热敏陶瓷、压电陶瓷、半导体、超导体、磁性记录 粉等。在微电子技术、通信、光电子、传感器、医 疗设备等高科技领域有着广泛的用途。
三、这门课的任务、内容和特点、学习方法