厦门大学材料学院厦大材料科学基础教学大纲.doc
《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》课程教学大纲

《材料科学基础》课程教学大纲一、《材料科学基础》课程说明(一)课程代码:08131015(二)课程英文名称:Fun dame ntals of Materials Scie nee(三)开课对象:材料物理专业(四)课程性质:《材料科学基础》是材料科学与工程系各专业本科生的一门重要的专业基础课,以介绍工程材料的基础理论为目的,既具有较强的理论性,又与生产实际有紧密的联系。
研究材料的成份、组织结构、性能及三者间的关系。
(五)教学目的:掌握有关工程材料的基本理论和知识,训练用所学理论分析实际问题的方法和思路。
初步掌握材料的科学实验方法和有关的实验技术;掌握定量、半定量地解决工程材料问题的方法。
(六)教学内容:本课程主要包括工程材料中的原子排列、固体中的相结构、凝固、相图、固体中的扩散、塑性变形、回复与再结晶、固态相变、复合效应与界面,以上内容都是材料科学的基础理论,它对于发展新材料、培养学生创新能力具有深远的意义。
(七)学时数、学分数及学时数具体分配学时数:72学时分数:4 学分学时数具体分配:(八)教学方式:以讲授为主的教学方式。
(九)考核方式和成绩记载说明:考核方式为考试。
严格考核学生出勤情况,达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。
综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定,平时成绩占40%,期末成绩占60%。
二、讲授大纲与各章的基本要求第一章工程材料中的原子排列教学要点:通过本章的学习使学生掌握固体中原子的排列方式和分布规律,包括固体中的原子是如何相互作用并结合起来的,晶体的特征及其描述方法,晶体结构的特点,各种晶体间的差异,以及晶体结构中缺陷的类型及性质。
这些都是本章重点介绍的内容。
这些知识不仅是学习材料学科课程的基础,也是学习其他专业课程比不可少的基础。
1. 掌握晶面、晶向的表示方法2 •熟悉三种典型的晶体结构3 •晶体缺陷的基本类型、基本特征、基本性质4•位错的应力场和应变能;位错的运动与交互作用教学时数:13 学时教学内容:第一节原子键合一、固体中的原子的结合键(金属键、共价键、离子键、分子键、氢键)二、工程材料的分类第二节原子的规则排列一、晶体学基础(晶体、结构、空间点阵、布拉菲点阵晶面指数、晶向指数、晶面间距)二、晶体结构及其几何特征(金属中常见晶体结构、陶瓷的晶体结构)第三节原子的不规则排列一、点缺陷(平衡浓度、形成、结构和能量)二、线缺陷(位错的基本类型、柏氏矢量、位错密度、作用在位错上的力及位错的运动、位错的应力场与应变能位错之间的交互作用、位错的增值、塞积与交割、实际晶体中的位错)三、面缺陷(晶界、亚晶界、挛晶界和相界)考核要求:1、原子键合1.1 固体中的原子的结合键(识记)1.2 工程材料的分类(领会)2、原子的规则排列2.1 晶体学基础(领会)2.2 晶体结构及其几何特征(识记)3、原子的不规则排列3.1点缺陷(应用)3.2线缺陷(应用)3.3面缺陷(领会)第二章固体中的相结构教学要点:通过本章的学习使学生掌握固熔体、化合物、陶瓷晶体相、玻璃相及分子相等五类。
《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》课程教学大纲

《材料科学基础》课程教学大纲一.课程名称:材料科学基础二.课程代码:MS101三.学时:48学时(3学分)四.授课对象:本科生五.前置课程:无六.课程性质:专业基础课七.课程目标:1.使学生了解材料科学的基本概念和基本原理。
2.培养学生运用材料科学知识解决实际问题的能力。
3.激发学生对材料科学研究的兴趣。
八.教材与参考书:参考书:九.教学内容和要求:1.材料科学概述1.1材料科学的定义和研究内容1.2材料科学的发展历程1.3材料分类和材料选择原则1.4材料的性能和结构1.5材料科学与工程应用2.材料结构与组成2.1原子结构与结晶2.2晶体缺陷与非晶态材料2.3材料的组织和相变3.材料工艺与加工3.1材料的制备过程3.2材料的加工方法和加工工艺3.3材料表面处理和改性4.材料性能与评价4.1材料的物理性能4.2材料的力学性能4.3材料的化学性能4.4材料的热学性能4.5材料的电学性能4.6材料的光学性能4.7材料的磁学性能4.8材料的导热性能5.材料选型与应用5.1材料的优化设计5.2材料的可持续发展5.3材料在能源领域的应用5.4材料在医药领域的应用5.5材料在环境保护领域的应用5.6材料在信息技术领域的应用十.教学方法:1.理论教学通过课堂讲授,结合多媒体和实例分析,引导学生理解材料科学的基本概念和原理。
2.实验教学开展相关实验,使学生通过自己动手操作和观察结果,加深对材料科学的理解。
3.课外阅读鼓励学生参考相关专业书籍和论文,加强对材料科学知识的深入了解。
十一.考核方式:1.平时成绩(20%)包括课堂表现和实验报告的评分。
2.期中考试(30%)涵盖了课程的基本概念和原理。
3.期末考试(50%)对整个课程的知识和理解进行综合考察。
十二.教学进度安排:教学周数主题内容第1周材料科学概述材料科学的定义和研究内容第2周材料分类和材料选择原则材料的分类和选用原则第3周材料的结构和组成材料的原子结构和结晶第4周材料的组织和相变材料的组织和相变第5周材料的制备过程材料的制备方法和工艺第6周材料的加工方法和加工工艺材料的加工方法和工艺第7周材料表面处理和改性材料表面处理和改性方法第8周期中考试第9周材料的物理性能材料的物理性能和测试方法第10周材料的力学性能材料的力学性能和测试方法第11周材料的化学性能材料的化学性能和测试方法第12周材料的热学性能材料的热学性能和测试方法第13周材料的电学性能材料的电学性能和测试方法第14周材料的光学性能材料的光学性能和测试方法第15周材料的磁学性能材料的磁学性能和测试方法第16周材料的导热性能材料的导热性能和测试方法第17周材料的优化设计材料的优化设计方法第18周材料的可持续发展材料的可持续发展原则第19周材料在能源领域的应用材料在能源领域的应用第20周材料在医药领域的应用材料在医药领域的应用第21周材料在环境保护领域的应用材料在环境保护领域的应用第22周材料在信息技术领域的应用材料在信息技术领域的应用第23周复习第24周期末考试十三.补充说明:本课程注重理论与实践相结合,通过实验教学和课外阅读,培养学生的实际操作能力和科学研究能力。
材料科学基础教学大纲

《材料科学基础》教学大纲适用四年制本科材料科学与工程专业(参考时数:80学时)一、课程代码8103010二、课程的性质、任务“材料科学基础”是材料科学与工程专业本科生一门重要的专业基础课,它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,为认识和改进材料的性能提供必备的基础知识。
人们可以从其基本理论出发,指导材料的生产及科研,解决材料使用中的问题。
三、课程基本要求通过本课程的学习,要求学生了解并掌握以下内容:1. 晶体学基础,特别是三种典型的金属晶体结构;2. 晶体缺陷对材料性能的影响;3. 固体中各种相的结构及特点;4. 金属结晶的基本规律及基本条件;5.材料的相图与性能的关系,重点掌握铁碳相图;6.材料中原子扩散及固态相变的基本理论;7.塑性变形对材料组织及性能的影响;8.回复及再结晶对冷变形金属组织及性能的影响。
四、课程内容1.工程材料中的原子排列1).原子键合金属键,共价键,离子键,分子键,氢键2).原子的规则排列晶体学基础:晶体,晶体结构与空间点阵,布拉菲点阵,晶向指数与晶面指数;晶体结构及其几何特征:三种典型的金属晶体结构,晶胞中的原子数,点阵常数,晶体原子排列的紧密程度,晶体结构中的间隙,晶体中原子的堆垛方式晶体结构的多晶型性;陶瓷的晶体结构:离子晶体的结构,共价键晶体的结构。
2.原子的不规则排列----晶体缺陷1).点缺陷点缺陷的形成、结构和能量,点缺陷的平衡浓度,点缺陷对晶体性质的影响;2).线缺陷位错的基本类型,柏氏矢量,位错密度,作用在位错上的力及位错的运动,位错的应力场与应变能,位错之间的交互作用,位错的增殖、塞积与交割,3).实际晶体中的位错常见金属晶体中的位错,全位错和不全位错,位错反应;离子晶体中的位错,共价晶体中的位错。
4).面缺陷晶界,小角晶界,大角晶界,晶界能;亚晶界,孪晶界和相界。
3.固体中的相结构1).固溶体置换固溶体,间隙固溶体,有序固溶体,固溶体的性能。
《材料科学基础》教学大纲

《材料科学基础》教学大纲课程名称:材料科学基础学时:48学时学分:3学分课程目标:本课程旨在培养学生对于材料科学的基础知识与理解。
通过学习材料分类、结构、性能以及材料制备和表征的基本原理,学生将掌握材料科学基础知识,为进一步深入学习高级材料科学课程打下坚实的基础。
教学内容:第一章:材料科学概论(2学时)1.1材料科学的发展历程1.2材料在人类社会中的作用和意义1.3材料科学的研究内容和方法第二章:材料结构与性能(10学时)2.1材料的结构层次2.2结晶与非晶材料2.3晶体结构与晶格常数2.4材料的缺陷与缺陷对材料性能的影响2.5材料的力学性能、热学性能、电学性能等基本性能第三章:材料制备与处理(12学时)3.1材料的物质相与相图3.2材料的熔融法制备3.3材料的溶液法制备3.4材料的气相法制备3.5材料的固相反应制备3.6材料的表面处理与改性第四章:材料表征与分析(12学时)4.1材料的显微结构表征4.2材料的物理性能测试与测量4.3材料的化学成分分析4.4材料的表面形态与性质分析4.5材料的晶体结构表征第五章:新材料的发展与应用(12学时)5.1金属材料和合金的发展与应用5.2无机非金属材料的发展与应用5.3有机高分子材料的发展与应用5.4先进功能材料的发展与应用教学方式:本课程采用多种教学方法,包括课堂讲授、案例分析、小组讨论和实验室实践等。
通过理论与实践相结合的教学方式,促进学生对材料科学的深层次理解和应用能力的培养。
考核方式:课程考核主要包括平时成绩和期末考试。
平时成绩占总成绩的30%,包括课堂表现、小组讨论和实验报告等;期末考试占总成绩的70%,考查学生对于课程内容的理解和应用能力。
参考教材:1.王晓琪、李大鹏.材料科学基础[M].高等教育出版社.2.张安生、张雄飞、常凤祥.材料科学概论[M].高等教育出版社.3.陈传锋、郭晓义、沈宏.材料科学与工程导论[M].高等教育出版社.备注:本课程以培养学生的材料科学基础知识和理解能力为主要目标。
《材料科学基础》教学大纲

《材料科学基础》教学大纲课程编号:C050130507课程名称:材料科学基础课程类型:专业基础课组英文名称:Fundamentals of Materials Science适用专业:材料科学与工程总学时:70学分:4.5一、课程的性质、目的和任务性质:材料科学基础是材料金属材料和冶金工程专业的一门重要的学科基础理论课程。
目的:本课程的教学目的是使学生系统掌握材料的化学成分、组织结构与性能之间的关系及其变化规律的基础理论,材料热处理的基本原理和方法,以及金相组织的分析方法,能从材料组成-结构-性能相互联系的角度理解、解释材料制备、通过热处理进行材料改性以及使用过程中的各种化学、物理现象和性能。
任务: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。
二、课程教学的基本要求1.课程教学的基本要求通过学习,应着重掌握材料成分、组织、结构及加工过程与性能间的相互关系;了解材料科学在国民经济中的地位与作用与材料科学的发展历史。
掌握材料中原子的结合方式、晶体学基础、材料的晶体结构、相结构。
掌握点缺陷、线缺陷、面缺陷的有关概念、规律、实际应用等基本理论。
掌握纯金属的结晶过程、结晶的条件、形核规律、长大规律,了解结晶理论的实际应用。
掌握相图的基本知识、二元相图的基本类型、二元相图的分析与使用方法,熟练记忆和应用Fe-Fe3C相图。
掌握三元相图的成分表示法,理解三元系平衡转变的定量法则、三元匀晶相图、三元共晶相图、三元相图的四相平衡转变、具有化合物的三元相图的分析方法。
掌握弹性变形、单晶体的塑变、多晶体的塑变的规律,掌握塑性变形对金属组织与性能的影响,金属及合金强化的位错解释。
掌握金属及合金在加热过程中的组织与性能变化,掌握回复、再结晶、晶粒长大及金属的热变形的规律。
掌握扩散的基本理论。
三、课程教学内容0.绪论内容:0.1材料科学在国民经济中的地位与作用0.2材料科学的发展简史0.3本课程的主要内容和学习方法重点:本课程的主要内容难点:学习方法要求:了解材料科学在国民经济中的地位与作用和材料科学的发展简史,掌握本课程的主要内容和学习方法.1金属的晶体结构内容:1.1金属1.2金属的晶体结构1.3实际晶体的晶体结构重点:金属原子的结构特点和结合能;空间点阵及有关概念,晶向、晶面指数的标定,典型金属的晶体结构;位错等有关基本概念,点缺陷的平衡性质,位错的运动与晶体滑移的关系,位错的性质,柏氏矢量的性质与应用,位错反应与位错的增殖,点缺陷的平衡性质,晶界的结构与特性。
《材料科学基础(1)》课程教学大纲

1
*教学内容、进度 安排 原子键合
2
及要求
(Class Schedule & Requirements)
晶体学基础
4
金属的晶体
结构
4
合金相结构
2
其他晶体结
构
2
讲课 讲课 讲课 讲课,讨论 讲课,讨论 讲课 讲课
了解 了解 理解 书面作业 掌握 书面作业 掌握 书面作业 理解 了解
点缺陷
3
位错伯氏矢
《材料科学基础(1)》课程教学大纲
课程基本信息(Course Information)
*课程代码 (Course Code)
MT206
*学时 (Credit Hours)
48
*学分 (Credits)
3
*课程名称 (Course Name)
材料科学基础 Fundamentals of Materials Science
2.4 能将相关知识和数学模型方法
讨论
用于专业工程问题解决方案的比
1
较与综合
6.1 能够选择合理的研究方法设计 新实验,发现或者研发新材料
2
课程讲授、作业、
6.2 分析并解释实验结果,通过信 息综合得到合理有效的结论
2
讨论
12.1 能就专业问题,以口头、文
稿、图表等方式,准确表达自己 的观点,回应质疑,理解与业界
课程性质 (Course Type)
必修
授课对象 (Audience)
授课语言 (Language of Instruction)
材料科学与工程类专业、冶金类专业和机电类专业本科生 中/英文
*开课院系 (School)
先修课程 (Prerequisite)
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知识点:
微观原K的构成:描述原子中电K的空间位置合能量的4个量『数:核外电「排布遵循的原则:元素 性质、原r•结构决和该元素在周期表中的位置三者之间的关系:原k间的结合键分类和特点
第二章固体结构(6学时)
知点:
空间点阵和晶胞:晶向指数和晶面指数;三种典型的金属晶体结构:晶体的原了堆垛方式和间隙;固 溶体及中间相的概念;离子和共价晶体的结构规则
第三章晶体缺陷(9学时)
知识点:
点缺陷的形成:电缺陷的平衡浓度:电缺陷的运动:位错的基本类型和特征:柏氏矢量:位错的运动: 位错的弹性性质:位错的生成和增值;实际晶体中的位错:外表面的微观结构:晶界和亚晶界:相界 第四章固体中原子及分子的运动(6学时)
知识点:
菲克第一定律和菲克第二定律;扩散方程的解;置换固溶体中的扩散;扩散系数【)为浓度相关时的求 解:扩散的热力学分析:扩散机制;原子跳跃和扩散系数;扩散激活能;无规则行走与扩散距离 第五章 材料的形变和再结晶(6学时)
第五章固溶体和非化学计量化合物(16学时)
知识点:
同溶体的定义和分类及固溶反应的书写原则;影响-置换型固溶体固溶度的因素;填隙型固溶体;一置换 型固溶体生成机制:非化学计量化合物:固溶体的性质:固溶体和耳|化学计量化合物的研究方法 第六章位错和面缺陷(2学时)
知识点:
位错模型的提出:位错的类型;柏格斯矢量;小角度晶界;大角度晶界
模块三:高分子基础
第一章 高分子化学(15学时)
知识点:
基本概念:自山基聚合:逐步聚合;离了聚合;配位聚合;开环聚合;共聚合;聚合物化学反应
第七章二元相图及其合金的凝固(6学时)
知识点:
相图的测定和表示方法:相图热力学的基本要点:一 .元相图分析:二兀合金的凝固理论
第八章三元相图(6学时)
知识点:
三元相图成分的表示方法及空间模型;固态互不溶解的三元共晶相图:包共晶型三元相图
第九章 材料的亚稳态(3学时)
知识点:
纳米晶材料:准晶态:非晶态材料;固态相变形成的亚稳态
模块二:无机材料化学
第一章绪论:无机材料化学学科探讨(2学时)
知识点:
无机材料化学七材料科学和固体化学的关系;无机材料化学的定义和研究范围:无机材料化学在材料 科学中的地位:与无机材料化学渊源右关的三个方面:无机材料化学学科在我国的发展:概述与展望 第二章晶型转变及其控制方法(6学时)
知识点:
可逆.顷不可•逆晶型转变;重构式一顷立移式晶型转变;RaTiO3的晶型转变和烧结温度的控制:Si02的晶型转变和应用:Zr02的晶型转变和陶瓷增韧:Ca2Si04(C2S)的晶型转变和水泥生产工艺控制: 晶型转变的其他控制方法
第三章多元凝聚系统相图及其应用(16学时)
知识点:
二元系统相图;三元系统相图;玻璃材料的通性;玻璃生成的条件;玻璃的结构
第四章缺陷化学(10学时)
知识点:
理想晶体和实际晶体:缺陷分类及缺陷化学的研究方法和对象;点缺陷的类型:点缺陷和缺陷反应表 示法及点缺陷的研究方法:热缺陷的平衡和浓度;缺陷的缔合和缺陷簇
知识点:
弹性变形的本质:弹性变形的特征和弹性模量;弹性的布完整性:粘弹性;单品体及多晶体的塑性变 形:合金的塑性变形:塑性变形对材料组织与性能的影响;冷变形金属在加热时的组织耳性能变化; 回复、再结晶、晶粒长大:再结晶组织与退火挛晶
第六章单组元相图及纯晶体的凝固(6学时)
知识点:
相平衡条件和相律:单元系相图;液态结构:晶体凝固的热力学条件;晶体长大;结晶动力学及凝固 组织
材料科学基础教学大纲
材料科学是一门新兴的边沿学科,在国外的建立和发展也不过三四I-年,但它对于一个国家的现 代化建设的战略重要性不言而喻。我们将“材料科学基础”课程分为两大模块:1金属学原理,II无 机材料化学,III高分子基础。每个模块又划分成若干个单元(章)。根据材料科学的知识结构和本 校的教学与科研特色,重点讲授金属材料和无机非金属材料。知识模块顺序及对应学时如下: