《金属材料的晶体学织构与各向异性》课程教学大纲
《金属材料的晶体学织构与各向异性》课程教学大纲
x4011481金属材料的晶体学织构与各向异性课程教学大纲课程名称：金属材料的晶体学织构与各向异性英文名称：Crystallographic Textures and Anisotropies of Metal Materials课程编号：x4011481学时数:32其中实验（实训）学时数:0 课外学时数：0学分数:2适用专业:材料科学与工程（卓越工程师）、金属材料工程一、课程的性质和任务晶体学织构与各向异性是现代先进金属材料十分重要的特性，利用晶体本身存在的各向异性，将其性能优异的晶体学方向转置在材料需要的方向上是提高金属材料性能的一个重要手段。
作为材料科学与工程（卓越工程师）、金属材料工程专业选修课，本课程主要介绍金属材料织构产生的基本过程,并阐述了相关基本理论，同时对材料织构研究方面的最新成果作了一定的介绍。
通过本课程的学习，使学生初步了解金属材料织构和各向异性方面的基本知识，为从事性能优异的新金属材料的生产和开发打下一定的理论基础.二、课程教学内容的基本要求、重点和难点第一章织构的测量与表达1、教学内容①取向与织构；②极图与极密度分布；③取向分布函数；④中子衍射织构分析;⑤织构测量新技术2、教学要求掌握取向的极射赤面投影法、正反极图、取向分布函数，了解中子衍射织构分析3、重点、难点重点：极射赤面投影法、反极图难点：反极图、取向分布函数第二章织构的生成1、教学内容①热加工织构；②冷变形织构；③不均匀变形织构；④再结晶织构；⑤二次再结晶织构；⑥相变织构；⑦高纯面心立方金属板中的立方织构；2、教学要求了解热加工织构，掌握冷变形、不均匀变形、再结晶织构,了解二次再结晶、相变织构3、重点、难点重点：冷变形、不均匀变形、再结晶织构难点：不均匀变形织构第三章传统金属材料的织构及其应用1、教学内容①深冲压铝合金薄板；②不可热处理强化铝合金的力学性能；③超深冲无间隙原子钢；④高压电子铝箔；⑤冷轧电工硅钢板2、教学要求掌握铝合金薄板的制耳效应及消除，了解不可热处理强化铝合金织构,掌握无间隙原子钢的织构控制、取向、无取向硅钢3、重点、难点重点：铝合金薄板的制耳效应及消除、取向、无取向硅钢难点：取向、无取向硅钢第四章新金属材料的织构及其应用1、教学内容①金属与合金织构的一些特殊利用；②薄膜金属的织构;③金属间化合物结构材料的织构；④金属间化合物功能材料的织构2、教学要求掌握钛、锌合金板织构、冲压钢板的镀锌层；了解金属间化合物结构、功能材料织构3、重点、难点重点：钛、锌合金板织构、冲压钢板的镀锌层第五章晶体学织构与金属材料检测1、教学内容①与取向相关的材料性能及其在线检测技术；②纤维织构的定量计算；③多晶体晶界两侧晶粒取向差的统计计算；④电工钢磁学性能检测;⑤深冲压钢板塑性应变比无损检测2、教学要求掌握r值在线检测技术、纤维织构定最分析方法,了解多晶取向差分布的统计计算、电工钢磁学性能、深冲压钢板塑性应变比无损检测3、重点、难点重点：r值在线检测技术三、教学方式及学时分配四、课程其他教学环节要求讲授本课程时必须注意，内容上要有一定深度和广度，使学生掌握坚实宽广的基础理论并能灵活应用；课堂以讲授为主，可与讨论式教学相结合；布置的作业题目要具有典型性、代表性和多样性,难易要适度，数量要适中.五、本课程与其他课程的联系本课程的先修课程：高等数学、材料科学基础、固态相变等六、考核方式闭卷考核（试卷成绩占80%，平时成绩20％）七、教学参考书目《金属材料的晶体学织构与各向异性》毛卫民编，科学出版社，2002《材料织构分析原理与检测技术》毛卫民，杨平，陈冷编著，冶金工业出版社,2008 《晶体材料织构定量分析》毛卫民、张新明著,冶金工业出版社，1993《织构材料的三维取向分析术-—ODF分析》梁志德、徐家桢、王福编,东北工学院出版社出版社,1986。
《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材料科学基础（专业基础课）fundamentalofmaterialscience以下部分标题核对用黑体五号字体，具体内容填写内容字体为宋体五号）【课程编号】bj26603【学分数】4【学时数】80（理论66+实验9+研究5）【课程类别】专业基础课【撰写日期】2021.09【先修课程】高等数学、大学物理【适用于专业】金属材料、材料学、材料物理与化学一、教学目的、任务: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。
材料科学基础是金属材料工程专业教育课，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。
二、课程教学的基本建议：1．了解材料科学的重要地位与作用，工程材料的分类，课程的任务与内容，材料科学基础的学习方法。
2．认知原子的电子结构和元素周期表，掌控金属键、离子键、共价键、分子键和氢键几种典型融合键的特点。
3．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，重点是掌握晶向指数与晶面指数的标定方法，三种典型的金属晶体结构，会求三种晶体结构的致密度和配位数。
4．掌控晶体缺陷的类型、各类瑕疵的结构特征、性质及其对材料性能的影响。
重点掌控势能的概念，柏氏矢量及其性质，势能的运动与交易，势能反应，掌控势能的应力场，介绍势能的能量、晶体的界面与界面能够，溶解与润湿等概念与现象。
5．掌握扩散的概念、重点掌握扩散第一定律、扩散第二定律及其应用、扩散机制。
了解柯肯达耳效应、扩散的热力学解释，掌握扩散系数的计算、影响扩散的因素和离子晶体的扩散。
《织构入门基础》
－材料的各向异性
12.5.1 织构的基本概念及表示方法
择优取向：这种某种晶面或晶向优先集中在某个方向上排列的现象
织构：具有择优取向的金属多晶体组织。
织构的表示方法：常用有极图和反极图，腐蚀坑法， 此外还有取向分布函数。
丝织构: 晶向平行于拉力轴的织构
板织构— 轧制织构 : 晶面平行于轧面 ,晶向平行于轧向的择优取向 组织.
精选课件
28
硅钢片生产过程中的晶体位向变化控制
为了保证深冲性能，需要值 r >2.
最有利的织构是{111}<hkl>，最不利的织构 是{100}<110> .
这两种织构组分的比例严重的影响了 r 值 的大小;
为了提高 r 值，就必须从平行于轧面的 主要组分是{111}和{001}的轧制织构中得到 {111}<hkl>再结晶织构。
1）定向形核理论
冷加工后的金属在回复过程中，其某些组织形成了核 心，这些新生晶核依靠消耗形变基体而长大，最后得 到再结晶织构。
2）晶核定向长大理论
冷加工后的金属在回复过程中，其某些组织形成了核 心，这些新生晶核依靠消耗形变基体而长大，最后得 到再结晶织构。
3）定向形核-选择成长理论
精选课件
19
12.5.3 织构的应用及控制
精选课件
13
（3）腐蚀坑法
精选课件
14
12.5.2 织构的形成
12.5.2.1 形变织构
塑性变形而形成的择优取向组织叫形变织构。
(1) 拉拔织构 （轴向丝织构）
材料拉伸时各晶粒向着拉伸外力轴方向转动，形成了某一晶向与拉伸轴平行。
Fe，W，Mo，Nb等体心立方金属拉伸后<110>方向平行于拉伸 轴，形成<110>丝织构。
4.1 晶体的光学各向异性
A
' i
= a
ij
A
j
i, j=1, 2, 3
对称张量 3. 对称张量
一个二阶张量［ ］，如果有 一个二阶张量［Tij］，如果有Tij=Tji，称为对称张 量，它只有六个独立分量。与任何二次曲面一样，二阶对称 它只有六个独立分量。与任何二次曲面一样， 张量存在着一个主轴坐标系，在该主轴坐标系中， 张量存在着一个主轴坐标系，在该主轴坐标系中，张量只有 三个对角分量非零，为对角化张量。于是，当坐标系进行主 三个对角分量非零，为对角化张量。于是， 轴变换时， 二阶对称张量即可对角化。例如， 轴变换时， 二阶对称张量即可对角化。例如，某一对称张 量:
实际上，一个标量可以看作是一个零阶张量， 实际上，一个标量可以看作是一个零阶张量，一个矢量 可以看作是一个一阶张量。从分量的标记方法看， 可以看作是一个一阶张量。从分量的标记方法看，标量无下 标，矢量有一个下标，二阶张量有两个下标，三阶张量有三 矢量有一个下标，二阶张量有两个下标， 个下标。因此，下标的数目等于张量的阶数。 个下标。因此，下标的数目等于张量的阶数。
4.1 晶体的光学各向异性
张量的基础知识 4.1.1 张量的基础知识
张量的概念 1. 张量的概念
（1）.把一个标量与一个或者多个矢量以等式的形式关 联起来，等式的关联系数（即关联因子；下同）就是张量。 联起来，等式的关联系数（即关联因子；下同）就是张量。 把一个标量与一个张量以等式的形式关联起来， （2）.把一个标量与一个张量以等式的形式关联起来， 其中的关联因子就是张量。 其中的关联因子就是张量。 （3）.把一个矢量与一个或者多个矢量以等式的形式关 联起来，其中的关联因子就是张量。 联起来，其中的关联因子就是张量。 把一个矢量与一个张量以等式的形式关联起来， （4）.把一个矢量与一个张量以等式的形式关联起来， 其中的关联因子就是张量。 其中的关联因子就是张量。
材料各向异性原理2010
•各向异性控制的不 好带来的问题
26
产品表面质量与各向异性有关 橘皮
27
阳极铝箔腐蚀坑
28
三、检测晶体各向异性的实验技术
问题： 晶体内部由原子组成的晶面是不能直接观察到的，如 何确定？ 答案： 利用衍射技术。 方法分类： X射线衍射；电子衍射；
29
涉及衍射技术的几个重要人物
伦琴
劳厄
布拉格
A.Martens
43
FCC奥氏体
α′BCC马氏体
HCP马氏体
取向关系的确定； {111}γ∥(0002)ε||{110}α（圆圈所示）；<1⎯10> γ∥<11⎯20>ε||<11⎯1>α（方框所示）； 这是S-N关系和Burgers关系的叠加，最终是K-S关系。
44
[110]α <111>α
V1
V2 {1-12}α V6
{1-1-2}α
V4 V3
<111>α
通过迹线分析可确定6个变体 组成3对孪晶的形成过程及原 因，减小应变能。
<111>α
V5
(111)γ||(0001)ε||(110)α
{-112}α
45
Royal Microscopical Society honour David Dingley 26 January 2007/Inventor of the First Commercial EBSD System and An Original Founder
19
取向硅钢二次再结晶时形成高斯织构/粒子钉扎、高迁 移率晶界及表面能的作用
20
固态相变中出现的新/母相之间的取向关系；连续脱溶 （扩散型相变），马氏体相变；应变能/界面能的共同 作用； 2μm
《材料科学与工程基础》课程教学大纲
《材料科学与工程基础》课程教学大纲英文名称：Fundamentals of Materials Science and Engineering课程类型：学科基础课课程要求：必修学时/学分：32/2适用专业：高分子材料与工程材料科学与工程材料学一、课程性质与任务材料科学与工程基础是高分子材料与工程专业专业基础课。
本课程将系统、全面地介绍材料基础理论知识，诸如材料的结合键、材料的晶体结构、晶体结构缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散，材料的塑性变形与强化、材料的亚稳态。
本课程着眼于材料基本问题、从材料的基本理论出发，将高分子聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起，使学生能把握材料的共性，熟悉材料的个性。
通过理论教学与实验教学，使学生不仅能掌握基本理论，善于分析和解决问题，探索新知识的能力。
本课程也是高分子材料与工程专业的技术基础课，它为该专业学生的后续课程，如材料加工成型、材料热处理、材料的性能、工程材料学、材料测试、材料的近代研究方法、计算机在材料科学中的应用等提供基础。
本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本设计方法的讲解；在培养实践能力方面着重设计构思和基本设计技能的基本训练，使学生对材料合成与制备过程中的应用型知识有一定的了解并具有一定的设计能力。
二、课程与其他课程的联系学习本课程之前应该修完无机化学、物理化学，为材料结构的讲解奠定基础。
三、课程教学目标1．学习材料科学与工程基础知识和基本理论知识，掌握常用材料的结构分析方法、特性等基本知识；掌握材料科学的基础理论知识、材料合成及改性的方法，具有开发新型材料及产品的初步能力；具有对现有通用产品的生产和操作能力；具有常规分析仪器的操作和检测能力；具有进行技术经济分析和管理的初步能力。
3．学习常用的材料的设计原理、方法和设计等的一般规律，具有设计和检测常用工程材料的能力；掌握常规材料的生产及材料测试分析及表征设备的操作；能够进行专业实验的设计、操作、执行和结果分析，在专业实验中能够综合运用所学的基础理论解决合成和改性方面的工程实践问题的能力。
《金属材料学》课程教学大纲
《金属材料学》课程教学大纲《金属材料学》课程教学大纲一、课程说明课程名称：金属材料学所属专业：材料物理专业课程性质：专业基础课学分：3 课程简介：《金属材料学》是一门综合性和应用性较强的专业必修课。
根据材料物理专业先修课程和教学内容，本课程包括金属学和金属材料两大部分，其中金属学的内容作为《材料科学基础》课程的补充和深入，金属材料部分在《材料科学基础》、《材料力学性能》等课程的基础上，系统介绍金属材料合金化的一般规律及金属材料的成分、工艺、组织、性能及应用的关系。
课程的学习，使学生系统掌握有关金属材料学方面的知识，培养学生研究开发和合理应用金属材料的初步能力。
目标与任务；通过本课程的学习主要掌握：1.金属材料的成份、组织结构及性能三者间的关系，金属的基本理论和知识。
2.合金元素在钢中的作用、原理和规律；3.钢的热处理原理以及其与合金化的配合；4.掌握各类铸铁的成分组织和性能特点；5.常用有色金属及其合金的成分、性能和热处理特点. 先修课程：《材料科学基础》、《材料力学性能》等。
教材与主要参考书。
教材：《金属学与热处理》第二版，崔忠圻主编，哈尔滨工业大学出版社。
参考书：《金属材料学》第二版，吴承建陈国良强文江等编著，冶金工业出版社。
《金属材料学》第二版，戴起勋主编程晓农主审，化学工业出版社。
《材料科学基础》，胡赓祥、蔡荀主编，上海交通大学出版《材料科学基础》，潘金生等编，清华大学出版社二、课程内容与安排绪论讲授，2学时内容及基本要求 1.金属材料的发展概况。
2.了解金属材料在国民经济中的地位与作用。
3.本课程的性质、地位和任务。
第一章金属的晶体结构第一节金属的结合方式第二节金属的晶体结构第三节实际金属的晶体结构教学方法与学时分配讲授，5学时内容及基本要求主要内容：1．组成材料的原子间的键合方式及其与性能间的关系。
2．晶体学基础的基本概念和应用。
4. 点缺陷、线缺陷、面缺陷。
5. 刃型位错、螺型位错的结构特征、应力场、相互作用、增殖及其对性能的影响。
- 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)。
x4011481金属材料的晶体学织构与各向异性课程教学大纲
课程名称：金属材料的晶体学织构与各向异性
英文名称：Crystallographic Textures and Anisotropies of Metal Materials
课程编号：x4011481
学时数：32
其中实验（实训）学时数：0 课外学时数：0
学分数：2
适用专业：材料科学与工程（卓越工程师）、金属材料工程
一、课程的性质和任务
晶体学织构与各向异性是现代先进金属材料十分重要的特性，利用晶体本身存在的各向异性，将其性能优异的晶体学方向转置在材料需要的方向上是提高金属材料性能的一个重要手段。
作为材料科学与工程（卓越工程师）、金属材料工程专业选修课，本课程主要介绍金属材料织构产生的基本过程，并阐述了相关基本理论，同时对材料织构研究方面的最新成果作了一定的介绍。
通过本课程的学习，使学生初步了解金属材料织构和各向异性方面的基本知识，为从事性能优异的新金属材料的生产和开发打下一定的理论基础。
二、课程教学内容的基本要求、重点和难点
第一章织构的测量与表达
页脚内容1
1、教学内容
①取向与织构；②极图与极密度分布；③取向分布函数；④中子衍射织构分析；⑤
织构测量新技术
2、教学要求
掌握取向的极射赤面投影法、正反极图、取向分布函数，了解中子衍射织构分析
3、重点、难点
重点：极射赤面投影法、反极图
难点：反极图、取向分布函数
第二章织构的生成
1、教学内容
①热加工织构；②冷变形织构；③不均匀变形织构；④再结晶织构；⑤二次再结晶织构；⑥相变织构；⑦高纯面心立方金属板中的立方织构；
2、教学要求
了解热加工织构，掌握冷变形、不均匀变形、再结晶织构，了解二次再结晶、相变织构
3、重点、难点
重点：冷变形、不均匀变形、再结晶织构
难点：不均匀变形织构
第三章传统金属材料的织构及其应用
1、教学内容
①深冲压铝合金薄板；②不可热处理强化铝合金的力学性能；③超深冲无间隙原子钢；④高压电子铝箔；⑤冷轧电工硅钢板
页脚内容2
2、教学要求
掌握铝合金薄板的制耳效应及消除，了解不可热处理强化铝合金织构，掌握无间隙原子钢的织构控制、取向、无取向硅钢
3、重点、难点
重点：铝合金薄板的制耳效应及消除、取向、无取向硅钢
难点：取向、无取向硅钢
第四章新金属材料的织构及其应用
1、教学内容
①金属与合金织构的一些特殊利用；②薄膜金属的织构；③金属间化合物结构材料的织构；④金属间化合物功能材料的织构
2、教学要求
掌握钛、锌合金板织构、冲压钢板的镀锌层；了解金属间化合物结构、功能材料织构
3、重点、难点
重点：钛、锌合金板织构、冲压钢板的镀锌层
第五章晶体学织构与金属材料检测
1、教学内容
①与取向相关的材料性能及其在线检测技术；②纤维织构的定量计算；③多晶体晶界两侧晶粒取向差的统计计算；④电工钢磁学性能检测；⑤深冲压钢板塑性应变比无损检测
2、教学要求
掌握r值在线检测技术、纤维织构定最分析方法，了解多晶取向差分布的统计计算、电工
钢磁学性能、深冲压钢板塑性应变比无损检测
页脚内容3
3、重点、难点
重点：r值在线检测技术
三、教学方式及学时分配
四、课程其他教学环节要求
讲授本课程时必须注意，内容上要有一定深度和广度，使学生掌握坚实宽广的基础理论并能灵活
页脚内容4
应用；课堂以讲授为主，可与讨论式教学相结合；布置的作业题目要具有典型性、代表性和多样性，难易要适度，数量要适中。
五、本课程与其他课程的联系
本课程的先修课程：高等数学、材料科学基础、固态相变等
六、考核方式
闭卷考核（试卷成绩占80%，平时成绩20%）
七、教学参考书目
《金属材料的晶体学织构与各向异性》毛卫民编，科学出版社，2002
《材料织构分析原理与检测技术》毛卫民，杨平，陈冷编著，冶金工业出版社，2008
《晶体材料织构定量分析》毛卫民、张新明著，冶金工业出版社，1993
《织构材料的三维取向分析术——ODF分析》梁志德、徐家桢、王福编，东北工学院出
版社出版社，1986
页脚内容5。