《材料学概论》课程大纲
材料学概论
材料学概论材料学概论《材料学概论》是2012年化学工业出版社出版的图书，作者是胡珊、李珍。
该书可作为材料及相关专业的教材，同时可作为材料研究人员的参考用书。
1内容简介编辑《材料学概论》共7章。
第1章讲述材料与材料科学研究的内容及任务，材料的类别、性质、应用、发展现状及趋势。
第2～4章分别讲述金属材料、无机非金属材料、高分子材料的基础知识、结构、生产方法、性能特点及应用。
第5章讲述矿物材料基本概念、性能特点，矿物材料的加工及应用。
第6章讲述复合材料的基础知识，增强材料的特性，复合材料的性能特点、生产工艺及应用。
第7章介绍能源、环境、生物、智能、纳米等新型材料的特点、发展及应用。
2目录编辑第1章绪论11.1 材料科学与工程11.2 材料的分类21.3 材料的性能21.3.1 力学性能21.3.2 电学性能41.3.3 热学性能51.3.4 化学性能51.4 材料的应用61.5 材料在人类社会和国民经济发展中的地位与作用8 第2章金属材料112.1 概述112.1.1 金属材料的基本概念112.1.2 金属材料的晶体结构122.2 金属及合金的相图162.2.1 二元合金相图16 2.2.2 铁碳合金相图24 2.3 金属材料的结晶27 2.3.1 结晶的过程272.3.2 结晶的热力学条件28 2.3.3 形核282.3.4 晶核的长大332.4 金属材料的性能36 2.4.1 物理性能362.4.2 化学性能372.4.3 力学性能372.4.4 工艺性能402.5 金属的热处理412.5.1 退火和正火422.5.2 淬火及回火422.5.3 表面热处理432.6 新型金属材料简介432.6.1 形状记忆合金442.6.2 其他金属功能材料46第3章无机非金属材料473.1 无机非金属材料概述473.1.1 无机非金属材料的概念及分类473.1.2 无机非金属材料主要性能及应用47 3.2 陶瓷材料483.2.1 陶瓷的概念及分类483.2.2 陶瓷的显微结构与性能493.2.3 普通陶瓷533.2.4 特种陶瓷543.2.5 耐火材料613.3 玻璃653.3.1 玻璃的概念、特点及分类653.3.2 玻璃的结构663.3.3 玻璃的性质673.3.4 普通玻璃693.3.5 特种玻璃723.4 胶凝材料763.4.1 胶凝材料的定义、分类及发展现状76 3.4.2 普通水泥773.4.3 特种水泥833.4.4 石膏和石灰85第4章高分子材料874.1 概述874.1.1 高分子材料的基本概念874.1.2 高分子材料的命名874.1.3 高分子材料的分类884.1.4 聚合反应884.1.5 高分子材料的成型加工894.1.6 高分子材料的发展现状与趋势90 4.2 高分子的结构与性能914.2.1 高分子的结构914.2.2 高分子的物理状态944.2.3 高分子基本性能及特点954.3 常用的高分子材料994.3.1 塑料994.3.2 橡胶1094.3.3 纤维1144.3.4 胶黏剂1164.3.5 涂料1194.4 功能高分子120 4.4.1 离子交换树脂121 4.4.2 高吸水性树脂122 4.4.3 感光性高分子123 4.4.4 导电高分子123 第5章矿物材料1255.1 概述1255.1.1 矿物材料概念1255.1.2 矿物材料学的特点1265.1.3 矿物材料分类1275.1.4 矿物材料的现状与发展趋势127 5.2 矿物材料的加工1295.2.1 初加工1295.2.2 深加工1305.2.3 矿物材料深加工技术发展趋势130 5.2.4 矿物材料制品1325.3 单晶矿物材料及应用1325.3.1 金刚石1325.3.2 石墨1345.3.3 刚玉1365.3.4 石英1365.3.5 高岭石1375.3.6 蒙脱石1385.3.7 硅灰石1415.3.8 电气石1425.4 矿物材料的开发及应用1435.4.1 环境矿物材料1435.4.2 保温、隔热、轻质矿物材料148 第6章复合材料1536.1 概述1536.1.1 复合材料概念1536.1.2 复合材料的命名与分类1536.1.3 复合材料性能特点1556.1.4 复合材料现状与发展趋势157 6.2 复合材料的复合原理与增强机理160 6.2.1 复合原理1606.2.2 复合材料增强机理1626.2.3 复合材料的增韧机理1656.2.4 复合材料界面1676.3 增强材料1706.3.1 玻璃纤维1716.3.2 碳纤维1726.3.3 硼纤维1736.3.4 碳化硅纤维1736.3.5 芳纶纤维1736.4 聚合物基复合材料1746.4.1 聚合物复合材料基体1746.4.2 聚合物基复合材料的成型方法175 6.4.3 聚合物基复合材料的性能176 6.4.4 聚合物基复合材料的应用177 6.5 金属基复合材料1776.5.1 概述1776.5.2 金属基复合材料性能178 6.5.3 金属基复合材料的种类179 6.6 无机非金属基复合材料180 6.6.1 陶瓷基复合材料1806.6.2 碳/碳复合材料1816.6.3 无机胶凝复合材料182 6.7 功能复合材料1836.7.1 树脂基功能复合材料184 6.7.2 金属基功能复合材料1846.7.3 陶瓷基功能复合材料185 第7章新型材料1877.1 新型能源材料1877.1.1 太阳能电池材料1877.1.2 储氢材料1887.1.3 锂离子电池材料1907.1.4 燃料电池材料1927.2 磁性材料1937.2.1 材料的磁性1937.2.2 磁性材料的种类及其特点194 7.3 压电材料1957.3.1 压电陶瓷1957.3.2 压电高分子材料1967.4 信息材料1977.4.1 信息技术与信息材料197 7.4.2 信息处理材料1977.4.3 信息存储材料1987.4.4 信息传递材料1997.4.5 信息显示材料1997.4.6 获取信息材料2007.5 智能材料2007.5.1 智能材料的定义及分类200 7.5.2 智能材料的构成与功能200 7.5.3 智能材料的应用2017.6 生态环境材料2017.6.1 概述2017.6.2 材料的环境协调性评价2027.6.3 材料和产品的生态设计2037.6.4 金属材料的生态环境化2047.6.5 无机非金属材料的生态环境化205 7.6.6 高分子材料的生态环境化207 7.7 生物材料2087.7.1 概述2087.7.2 生物金属材料2097.7.3 生物医用无机非金属材料2097.7.4 生物医用高分子材料210 7.7.5 生物医用复合材料211 7.7.6 生物衍生材料2117.8 纳米材料2117.8.1 概述2117.8.2 纳米结构单元2137.8.3 纳米材料的制备216 7.8.4 纳米材料的性能217 7.8.5 纳米材料的应用219参考文献221。
《材料学概论》课程大纲
《材料学概论》课程大纲《材料学概论》课程大纲2015年3月第1讲材料的支柱和先导作用1.1材料的定义和分类，选择材料的标准1.1.1 材料的定义——材料、原料、物质之间的关系1.1.2 判断物质是否为材料的依据1.1.3 材料的分类1.1.4 材料生命周期的循环1.2材料的重要性1.2.1 材料是人类社会进步的标志1.2.2 材料是当代文明的根基1.2.3 材料是各类产业的基础1.2.4 先进材料是高新技术的核心1.2.5 新材料是国家核心竞争力的体现1.2.6 材料可以“点石成金，化腐朽为神奇”1.2.7 “制造材料者制造技术”，材料可以“以不变应万变”1.2.8 复合材料和功能材料大大扩展了材料的应用领域1.3材料科学与工程四面体1.3.1 材料科学与工程的定义和学科特点1.3.2 材料科学与工程四要素1.3.3 重视材料的加工和制造1.3.4 提高材料的性能永无止境1.4材料与创新1.4.1 关注材料的最新应用——强调发展，注重创新1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉及材料1.4.3 新材料如何适应技术创新和产业创新第2讲材料就在元素周期表中（一）2.1元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布2.1.1 门捷列夫元素周期表——最伟大的材料事件2.1.2 元素周期表中120种元素综合分析2.1.3 原子的核外电子排布（1）——量子数和电子轨道2.1.4 原子的核外电子排布（2）——电子排布的三个准则2.2过渡族元素、稀土元素和镧系元素2.2.1 过渡族元素——d或f亚层电子未填满的元素2.2.2 过渡族元素的一般特征2.2.3 稀土元素——4f亚层电子未填满的元素2.2.4 稀土元素的特征2.3元素周期表反映元素的规律性2.3.1 碳的sp3、sp2、sp杂化2.3.2 电子授受及元素氧化数变化2.3.3 过渡族元素和难熔金属2.3.4 原子半径、离子半径和元素的电负性2.3.5 原子的电离能和可能的价态表现第3讲材料就在元素周期表中（二）3.1材料性能与组织结构的关系3.1.1 材料性能与化学键类型的关系3.1.2 材料性能与微观结构的关系3.1.3 铁的晶体结构3.1.4 材料性能与组织的关系3.2从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体3.2.1 固体能带的形状3.2.2 金属的能带结构与导电性3.2.3 绝缘体、导体和半导体的能带图3.2.4 半导体的能带结构与导电性3.2.5 化合物半导体和荧光体材料第4讲金属及合金材料（一）4.1高炉炼铁和转炉炼钢4.1.1 钢材的传统生产流程4.1.2 高炉炼铁中的化学反应4.1.3 高炉的构造4.1.4 高炉炼铁运行过程4.1.5 炼钢的目的4.1.6 氧气转炉炼钢的原料4.1.7 氧气转炉炼钢的主要化学反应4.1.8 沸腾钢和镇静钢4.2金属材料的组织结构4.2.1 晶态和非晶态,单晶体和多晶体4.2.2 固溶体和金属间化合物4.2.3 相、相图、组织和结构4.2.4 利用Fe-C相图分析钢的平衡组织4.2.5 凝固中的形核与长大4.3铸锭及其组织4.3.1 铸锭典型的三区组织4.3.2 枝晶的形成和铸锭组织的控制4.3.3 定向凝固和连铸连轧4.3.4 单晶制造第5讲金属及合金材料（二）5.1金属材料的加工5.1.1 金属的热变形5.1.2 金属的冷变形5.1.3 由铜锭到铜箔的压延加工5.2钢的强化机制5.2.1 碳钢中的各种组织5.2.2 钢的强化机制5.2.3 合金钢及合金元素的作用5.2.4 铁的磁性5.2.5 表面处理（1）——表面淬火及渗碳淬火5.2.6 表面处理（2）——表面渗碳、氮化及喷丸处理5.2.7 合金钢（1）——强韧钢、可焊高强度钢和工具钢5.2.8 合金钢（2）——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢5.3钢材的热处理5.3.1 热处理的目的和热处理温度的确定5.3.2 钢的退火（annealing）5.3.3 钢的正火（normalizing）5.3.4 钢的淬火（quenching）(1)——加热和急冷的选择5.3.5 钢的淬火（quenching）(2)——增加淬透性和防止淬火开裂5.3.6 钢的回火（tempering）第6讲粉体及纳米材料6.1粉体材料的性能6.1.1 粉体及其特殊性能（1）——小粒径和高比表面积6.1.2 粉体及其特殊性能（2）——易流动性和高分散性6.1.3 粉体及其特殊性能（3）——低熔点和高化学活性6.2粉体的加工与处理6.2.1 破碎和粉碎6.2.2 分级和集尘6.2.3 混料及造粒6.2.4 输送及供给6.2.5 非机械式粉体制作方式6.3粉体的应用6.3.1 日常生活中的粉体6.3.2 工业应用的粉体材料6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善6.4纳米材料6.4.1 纳米材料与纳米技术的概念6.4.2 包罗万象的纳米领域6.4.3 “纳米”就在我们身旁6.4.4 纳米材料制备和纳米加工6.4.5 纳米技术与纳米材料的发展前景第7讲陶瓷及陶瓷材料7.1陶瓷材料的定义和分类7.1.1 陶瓷发展史——人类文明进步的标志7.1.2 陶瓷及陶瓷材料（1）——按致密度和原料分类7.1.3 陶瓷及陶瓷材料（2）——按性能和用途分类7.1.4 陶瓷及陶瓷材料（3）——结构陶瓷和功能陶瓷7.2坯体成型7.2.1 普通黏土陶瓷的主要原料7.2.2 陶瓷成型工艺（1）——旋转制坯成型和注浆成型7.2.3 陶瓷成型工艺（2）——干压成型、热压成型和等静压成型7.2.4 陶瓷成型工艺（3）——挤压成型、注射成型和流延成型7.3陶瓷烧结7.3.1 普通陶瓷的烧结过程7.3.2 陶瓷的烧成和烧结工艺7.4陶瓷材料的结构7.4.1 普通陶瓷的组织和结构7.4.2 精细陶瓷的组成、组织结构和性能7.5结构陶瓷7.5.1 结构陶瓷及应用（1）——Al2O3和ZrO27.5.2 结构陶瓷及应用（2）——TiO2、BeO和AlN7.5.3 结构陶瓷及应用（3）——SiC和Si3N47.5.4 低温共烧陶瓷（LTCC）基板7.6功能陶瓷7.6.1 功能陶瓷及应用实例（1）——陶瓷电子元器件7.6.2 功能陶瓷及应用实例（2）——生物陶瓷和换能器件7.6.3 功能陶瓷及应用实例（3）——微波器件、传感器和超声波马达第8讲玻璃材料及玻璃的应用8.1玻璃的发展简史8.1.1 玻璃的发现至少有5000年8.1.2 古代玻璃与现代玻璃的组成惊人地相似8.2玻璃的定义和特征8.2.1 玻璃的传统定义和现代定义8.2.2 现代生活中不可缺少的玻璃8.3玻璃的加工8.3.1 玻璃熔融和成形加工8.3.2 非传统方法制造玻璃8.4建筑及高铁用玻璃8.4.1 免擦洗玻璃8.4.2 保证冬暖夏凉的中空玻璃8.4.3 夏天冷室用节能玻璃8.4.4 防盗玻璃8.4.5 子弹难以穿透的防弹玻璃8.4.6 防止火势蔓延的防火玻璃8.4.7 电致变色（加电压时着色）玻璃8.4.8 防水雾（防朦胧）镜子的秘密8.4.9 高铁车厢用窗玻璃8.4.10 汽车前窗用钢化玻璃8.4.11 下雨天不用雨刷的疏水性玻璃8.4.12 防紫外线玻璃8.4.13 隐蔽玻璃8.4.14 反光玻璃微珠8.4.15 天线玻璃8.4.16 汽车用防水雾玻璃8.5高技术玻璃8.5.1 生物医学用玻璃材料8.5.2 特殊性能玻璃材料8.5.3 图像显示、光通信用玻璃材料8.5.4 高新技术前沿用玻璃材料第9讲高分子及聚合物材料（一）9.1何谓高分子和聚合物9.1.1 树脂、高分子聚合物、塑料等术语的内涵及相互关系9.1.2 乙烯分子中的共价键9.1.3 高分子的特征9.1.4 乙烯在引发剂H2O2的作用下发生聚合反应9.1.5 常见聚合物的结构和用途（1）——按结构和反应分类9.1.6 常见聚合物的结构和用途（2）——按性能和用途分类9.2聚合物的合成9.2.1 加聚反应和聚合物实例（1）——均加聚9.2.1 加聚反应和聚合物实例（2）——共加聚9.2.1 缩聚反应和聚合物实例——共缩聚9.3从结构层次看聚合物9.3.1 聚丙烯中的不对称碳原子引起的立体异构9.3.2 高分子链的结构层次9.3.3 高分子链间的相互作用9.3.4 高分子的聚集态结构第10讲高分子及聚合物材料（二）10.1高分子材料性能与加工10.1.1 天然橡胶和合成橡胶10.1.2 热固性塑料10.1.3 聚合物的结构模型及力学特性10.1.4 聚合物的形变机理及变形特性10.1.5 聚合物的成形加工及设备（1）——压缩模塑和传递模塑10.1.6 聚合物的成形加工及设备（2）——挤出成形和射出成形10.1.7 聚合物的成形加工及设备（3）——塑料薄膜和纤维丝制造10.2人造纤维10.2.1 干法纺丝10.2.2 湿法纺丝和熔体纺丝10.3胶粘剂和涂料10.3.1 胶粘剂的构成和粘接原理10.3.2 胶粘剂的制造和用途10.3.3 涂料的分类及构成10.3.4 涂料中各种成分的选择10.3.5 涂料的成膜和固化第11讲复合材料和生物材料11.1复合材料的定义和分类11.1.1 复合材料的定义和分类11.1.2 复合材料的界面11.1.3 复合材料的特长及优势11.2增强材料和基体材料11.2.1 复合材料中增强材料与基体材料的匹配11.2.2 增强纤维的制造11.2.3 碳纤维及C/C复合材料11.2.4 增强纤维的编织和铺展11.2.5 复合材料的成形制造11.3复合材料的应用11.3.1 复合材料在航空航天领域的应用11.4天然复合材料11.4.1 天然复合材料——木材的断面组织11.4.1 天然复合材料——木材的微观结构11.5生物材料11.5.1 生物材料的定义和范畴11.5.2 骨骼、筋和韧带组织11.5.3 骨骼固定和关节修复11.5.4 各种植入人体的材料11.5.5 植入人体材料的损伤及防止第12讲磁性及磁性材料12.1磁性的来源12.1.1 磁性起源于电流12.1.2 磁矩、导磁率和磁化率12.1.3 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系12.2磁性材料的分类12.2.1 高导磁率材料、高矫顽力材料及半硬质磁性材料12.2.2 亚铁磁性和软磁铁氧体磁性材料12.2.3 铁氧体永磁体的制作12.2.4 从铁系合金到铁氧体材料12.3磁畴和磁滞回线12.3.1 磁畴及磁畴的运动12.3.2 决定铁磁畴结构的能量类型12.3.3 滞回线及其决定因素12.4软磁材料与硬磁材料12.4.1 非晶态高导磁率材料12.4.2 永磁材料及其进展12.4.3 钕铁硼稀土永磁材料及其制备工艺12.4.4 钕铁硼永磁材料性能的提高和改进12.4.5 粘结磁体12.4.6 永磁材料的应用和退磁曲线第13讲薄膜技术及薄膜制备技术13.1薄膜的定义和薄膜形成的必要条件13.1.1 薄膜的定义和薄膜材料的特殊性能13.1.2 获得薄膜的三个必要条件13.1.3 真空获得13.1.4 薄膜是如何沉积的13.1.5 气体放电13.1.6 等离子体与薄膜沉积13.2薄膜制备——PVD法13.2.1 真空蒸镀13.2.2 离子镀和激光熔射13.2.3 溅射镀膜13.2.4 磁控溅镀靶13.2.5 溅射镀膜的应用13.3薄膜制备——CVD法13.3.1 CVD法原理及设备13.3.2 各类CVD的应用13.4薄膜的加工13.4.1 薄膜的图形化——湿法刻蚀和干法刻蚀13.4.2 反应离子刻蚀（RIE）和反应离子束刻蚀（RIBE）13.4.3 平坦化技术和大马士革工艺13.5薄膜材料的应用13.5.1 超硬涂层13.5.2 金刚石及类金刚石涂层13.5.3 镀Cu膜用于集成电路芯片制作。
《材料学概论》教学大纲
《材料学概论》教学大纲材料学概论教学大纲一、课程目标与任务1.课程目标：本课程旨在使学生了解材料学的基本概念、基本原理、基本分类和基本应用，掌握材料学的基本知识和实验技能。
2.课程任务：(1)了解材料学的基本概念和基本原理；(2)掌握材料学的基本分类和组织结构；(3)了解材料学的基本应用和发展前景；(4)培养学生的实验能力和材料分析能力。
二、教学内容与教学方法1.教学内容：(1)材料学的概念和基本原理-材料的定义和分类-材料的结构和性质-材料的加工和改性(2)材料的基本分类和组织结构-金属材料-无机非金属材料-有机材料(3)材料学的基本应用和发展前景-材料科学与工程学的基本研究方向-材料在工业、医学、航空航天等领域的应用(4)材料学的实验技能和分析方法-材料的制备和加工技术-材料的结构和性能的表征方法2.教学方法：(1)讲授法：通过讲述材料学的基本概念、原理和分类，引导学生了解材料学的基本知识；(2)案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解材料学的应用和发展前景；(3)实验教学法：通过实验教学，培养学生的实验能力和材料分析能力；(4)讨论与互动：促进学生思维的活跃，通过讨论和互动形式培养学生的问题解决能力。
三、教学评估与考核方法1.教学评估方法：(1)平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等；(2)实验报告：评估学生的实验能力和材料分析能力；(3)期末考试：考察学生对课程内容的掌握程度。
2.考核方法：(1)结合平时成绩、实验报告和期末考试成绩综合评定学生的学习成绩；(2)根据学生的学习情况，进行个别辅导和帮助，提高学生的学习效果。
四、教材与参考书目1.教材：2.参考书目：(1)《材料科学基础》主编：XXX，出版社：XXX，出版时间：XXXX。
(2)《材料工程概论》主编：XXX，出版社：XXX，出版时间：XXXX。
五、教学进度安排本课程总学时为XX学时，具体的教学进度安排如下：第一周：材料学的概念和基本原理（X学时）-材料的定义和分类-材料的结构和性质-材料的加工和改性第二周：材料的基本分类和组织结构（X学时）-金属材料-无机非金属材料-有机材料第三周：材料学的基本应用和发展前景（X学时）-材料科学与工程学的基本研究方向-材料在工业、医学、航空航天等领域的应用第四周：材料学的实验技能和分析方法（X学时）-材料的制备和加工技术-材料的结构和性能的表征方法注：具体的教学进度可能根据实际情况进行调整。
新材料概论课程教学大纲
新材料概论课程教学大纲课程名称：新材料概论英文名称：Introduction to New Materials课程编号：x4011331学时数：32其中实验（实训）学时数：0 课外学时数：0学分数：2.0适用专业：材料成型及控制、材料科学与工程（材料加工工程方向）、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《新材料概论》是材料成型及控制、材料科学与工程（材料加工）、材料科学与工程（卓越工程师）、金属材料工程专业的选修课程。
目的是提高本科学生的专业知识及能力，并了解目前新材料的发展、特性和应用，同时通过联系本专业基础知识，理解材料的新特性的原理。
本课程以新材料的特点、制备与加工方法、应用领域及发展前景为主线条，充分反映了新材料的最新研究成果和进展。
使学生通过本课程的学习，掌握新材料的特点和发展趋势，为新材料设计、制备与加工的深入学习奠定基础。
通过学习本课程，使学生能够熟悉各种新型材料及其主要应用领域，掌握新型材料特性并理解其特性的形成机制，掌握提高材料性能的主要加工方法，掌握检测性能的主要方法。
二、课程教学内容的基本要求、重点和难点基本要求为了解典型新材料（新金属材料、先进复合材料、纳米材料、微电子材料、和材料检测技术）的背景、制备、加工和特性。
教学方法为课堂讲授并结合多媒体，结合实例启发学生掌握重点及难点。
（一）新材料概述了解新材料的概念和新材料的发展。
重点：新材料的概念。
（二）金属材料了解高强度轻合金、超导材料、形状记忆材料和超塑性材料特性，理解强化机制、形状记忆机制、超塑性机制，掌握超塑性变形对材料的要求，熟练掌握超塑性变形对变形条件的要求。
重点：新金属材料特性，超塑性变形对材料的要求。
难点：强化机制，超塑性变形机制。
（三）复合材料了解传统复合材料的新发展，掌握常用基体及增强材料的性能与特点，理解复合材料强化机理，熟练掌握界面特性。
重点：复合材料强化方法，界面的力学性能。
《材料工程概论》课程教学大纲
《材料工程概论》课程教学大纲材料工程概论课程教学大纲一、课程信息- 课程名称：材料工程概论- 授课对象：材料工程专业的本科生- 课程学时：48学时- 课程学分：3学分二、课程目标本课程旨在帮助学生建立对材料工程的基本概念和知识体系，了解材料工程在实际应用中的作用，并培养学生的分析问题和解决问题的能力。
通过本课程的研究，学生应该能够：- 理解材料工程的基本概念和定义；- 掌握材料的分类和特性；- 熟悉材料工程的相关实验方法和测试技术；- 培养对材料工程领域的兴趣并了解其相关职业发展前景。
三、课程内容1. 材料工程概述- 材料工程的基本概念和发展历史；- 材料工程与其他工程学科的关系。
2. 材料分类和特性- 材料的分类：金属材料、非金属材料、无机非金属材料、有机材料等；- 材料的物理特性、化学特性、机械特性及其影响因素分析。
3. 材料结构与性能- 材料的晶体结构与晶体缺陷；- 材料的力学性能、热学性能及其相关测试方法。
4. 材料选择与设计- 材料的选择原则与方法；- 材料的设计、优化与评估。
5. 材料工程实验技术- 材料性能测试方法与实验技术；- 材料工程中常用的测试仪器和设备。
四、教学方法与评估方式- 教学方法：本课程采用理论教学相结合的方式进行，包括课堂讲授、案例分析和实验演示等形式。
- 评估方式：采用课堂小测验、作业、实验报告和期末考试相结合的方式进行教学效果的评估。
五、参考教材- 刘恩宇. 材料工程概论[M]. 北京：清华大学出版社，2010.- 王明明. 材料工程导论[M]. 北京：机械工业出版社，2015.六、参考资料- ASM International. Materials Science & Engineering Handbook[M]. Ohio: ASM International, 1992.- Callister Jr., William D., and David G. Rethwisch. Materials Science and Engineering: An Introduction[M]. 10th ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2017.以上是《材料工程概论》课程教学大纲的主要内容，具体教学进度和教学资源将在课程开始前提供给学生。
《材料科学概论》课件
2 原子结构和元素周期表
通过了解原子的组成和元素周期表，我们可以深入了解材料的基本构成和特性。
3 材料分类和特性
材料可以根据其组成、结构和性能进行分类，不同材料具有各自独特的特性和应用。
材料的加工与性能
1
材料的性能评估方法
2
了解材料性能评估的常用方法，如力学 性能测试、热学性质分析等，以评估材
未来发展趋势
1 材料科学的新挑战
2 人工智能
探讨材料科学在面对新兴技术和需求时所面 临的挑战，如环境友好材料、可持续发展等。
了解人工智能在材料科学中的应用，如材料 设计、加工过程优化等，以推动材料科学的 发展。
学习方法
课程将采用讲座、案例分析和实验等多种教学 方法，帮助学习者全面理解材料科学的概念和 应用。
课程内容
我们将涵盖材料科学的基础知识、加工与性能、 新材料与应用，以及未来发展趋势等内容。
考试评估
学习者将参加期中考试和期末考试，以及完成 课程作业和实验报告，综合评估学习成果。
基础知识
1 材料科学的定义
《材料科学概论》PPT课 件
欢迎来到《材料科学概论》PPT课件！在这个课程中，我们将一起探索材料科 学的世界，了解材料的定义、分类和加工方式，还会探讨材料的性能评估、 新材料与应用，以及材料科学的未来发展趋势。
课程介绍
课程目标
通过本课程，学习者将了解材料科学的基础知 识，培养对材料的分类和性能评估的认知，以 及掌握材料加工方法。
料的可行性和应用潜力。
材料的加工方法
学习不同的材料加工方法，包括冶金和 塑料加工，了解其原理和实际应用。
新材料和的材料研究进展，如纳米材料、新能源材 料等，了解它们带来的革新和应用领域。
《材料学概论》课程简介和教学大纲
《材料学概论》课程简介课程编号：02024914课程名称：材料学概论［无"Introduction to Materials Science学分:2学时：32 （课内实验（践）：0 上机：0 课外实践：0 ）适用专业：无机非金属材料工程先修课程：大学物理、材料化学基础考核方式与成绩评定标准：总评成绩根据平时成绩（包括考勤、作业、上课听讲等，占20 %）和小论文考查（占80 %）综合评定。
教材与主要参考书目：1.教材：许并社主编.材料概论［M］.北京：机械工业出版社，2012.2.主要参考书目：［1］冯端，师昌绪，刘治国主编.材料科学导论［M］.北京：化学工业出版社，2002.［2］周达飞主编.材料概论［M］.北京：化学工业出版社，2009.［3］徐晓虹主编.材料概论［M］.北京：高等教育出版社，2006.［4］（美）史密斯（Winiam ESmith）,哈希米OaVad Hashemi）著.材料科学与工程基础（英文版）［M］.北京：机械工业出版社，201L内容概述：本课程主要介绍常用的各类工程材料包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料以及在三者基础之上发展的复合材料的成分、组织结构、生产工艺、性能和应用。
通过分析人类社会经济生活中大量有关使用“材料”实例以及对“材料”逐步深入认识的过程，让学生自我总结材料科学与工程的形成历程；授课过程中贯穿材料科学与工程“四要素''主线，通过大量实例，从不同角度深入分析不同类型材料（金属材料、无机非金属材料和高分子材料）存在的共性规律及核心本质，让学生自然形成与掌握材料科学与工程“四要素”原则，让学生自觉提高材料科学与工程专业的基本能力和素质，接受科学作风、科学素质、创新意识和创新能力的培养。
This course mainly introduces the composition, microstructure, processing, properties and application of engineering materials including metals, inorganic materials, polymer materials and composite materials based on the development of the above three materials. This course enables students to summarize the development history of the discipline of materials science and engineering by analyzing a number of materials examples in socioeconomic life. This course makes a deep analysis in the common character and core essence of various types of materials from various angles. This course also enables students to grasp the “four essences of the materials”, enhance the basic abilities and professionalism as a student of Material Science and Engineering College andaccept the education on the scientific attitude, scientific literacy, innovation consciousness and ability.《材料学概论》［无］教学大纲课程编号：02024914课程名称：材料学概论［无"Introduction to Materials Science学分：2学时：32 （课内实验（践）：0 上机：0 课外实践：0 ）适用专业：无机非金属材料工程建议修读学期：3先修课程：大学物理、材料化学基础一、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的第一门专业课。
《材料概论》课程教学大纲
《材料概论》课程教学大纲一、基本信息课程编号：01A32101课程名称：材料概论英文名称：Introduction to Materials课程类型: □通识必修课□通识核心课□通识选修课□学科基础课■专业基础课□专业必修课□专业选修课□实践环节总学时：48 讲课学时：48 实验学时：0学分：3适用对象：材料科学与工程专业本科生先修课程：材料力学、无机非金属材料科学基础、金属学与热处理等课程课程负责人：周国荣本课程为双语教学课程，使用英文原版教材。
主要内容包括材料概念、材料分类与材料性能，金属材料、陶瓷与玻璃材料、聚合物材料、复合材料、电子材料的组成、结构、性能与应用的基本概况。
通过本课程的学习，使学生了解与材料有关的最基本概念和知识，同时通过双语教学的方式，使学生掌握一些材料专业常用的英语词汇和表达方式，为日后深入学习专业课程和参加工作打下良好基础。
二、课程的性质与作用《材料概论》是材料科学与工程专业的一门专业基础课，其任务用双语教学形式阐明各种材料结构、性能、设计和使用的知识。
使学生从英文角度上了解和掌握材料概念、材料分类与材料性能，金属材料、陶瓷与玻璃材料、聚合物材料、复合材料、电子材料的组成、结构、性能与应用的基本概况。
三、教学目标通过本课程的学习，通过双语教学的方式，使学生了解与材料结构、性质和服役性能有关的最基本概念和知识，使学生掌握一些材料专业常用的英语词汇和表达方式，为日后深入学习专业课程和参加工作打下良好基础。
课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系四、教学内容及要求第一章 Materials for Engineering主要内容(1) The materials world(2) Materials science and engineering(3) Six materials that changed your world(4) Processing and selecting materials(5) Looking at materials by powers of ten要求(1) 了解材料与人类文明阶段的命名；(2) 熟悉材料科学与工程一词的内涵与课程知识体系；(3) 掌握金属、陶瓷、玻璃、聚合物、复合材料及半导体材料的组成、特点及基本性能与应用；(4) 了解材料加工与材料选择概念；(5) 熟悉选择材料的尺度。
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《材料学概论》课程大纲2015年3月第1讲材料的支柱和先导作用1.1材料的定义和分类，选择材料的标准1.1.1 材料的定义——材料、原料、物质之间的关系1.1.2 判断物质是否为材料的依据1.1.3 材料的分类1.1.4 材料生命周期的循环1.2材料的重要性1.2.1 材料是人类社会进步的标志1.2.2 材料是当代文明的根基1.2.3 材料是各类产业的基础1.2.4 先进材料是高新技术的核心1.2.5 新材料是国家核心竞争力的体现1.2.6 材料可以“点石成金，化腐朽为神奇”1.2.7 “制造材料者制造技术”，材料可以“以不变应万变”1.2.8 复合材料和功能材料大大扩展了材料的应用领域1.3材料科学与工程四面体1.3.1 材料科学与工程的定义和学科特点1.3.2 材料科学与工程四要素1.3.3 重视材料的加工和制造1.3.4 提高材料的性能永无止境1.4材料与创新1.4.1 关注材料的最新应用——强调发展，注重创新1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉及材料1.4.3 新材料如何适应技术创新和产业创新第2讲材料就在元素周期表中（一）2.1元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布2.1.1 门捷列夫元素周期表——最伟大的材料事件2.1.2 元素周期表中120种元素综合分析2.1.3 原子的核外电子排布（1）——量子数和电子轨道2.1.4 原子的核外电子排布（2）——电子排布的三个准则2.2过渡族元素、稀土元素和镧系元素2.2.1 过渡族元素——d或f亚层电子未填满的元素2.2.2 过渡族元素的一般特征2.2.3 稀土元素——4f亚层电子未填满的元素2.2.4 稀土元素的特征2.3元素周期表反映元素的规律性2.3.1 碳的sp3、sp2、sp杂化2.3.2 电子授受及元素氧化数变化2.3.3 过渡族元素和难熔金属2.3.4 原子半径、离子半径和元素的电负性2.3.5 原子的电离能和可能的价态表现第3讲材料就在元素周期表中（二）3.1材料性能与组织结构的关系3.1.1 材料性能与化学键类型的关系3.1.2 材料性能与微观结构的关系3.1.3 铁的晶体结构3.1.4 材料性能与组织的关系3.2从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体3.2.1 固体能带的形状3.2.2 金属的能带结构与导电性3.2.3 绝缘体、导体和半导体的能带图3.2.4 半导体的能带结构与导电性3.2.5 化合物半导体和荧光体材料第4讲金属及合金材料（一）4.1高炉炼铁和转炉炼钢4.1.1 钢材的传统生产流程4.1.2 高炉炼铁中的化学反应4.1.3 高炉的构造4.1.4 高炉炼铁运行过程4.1.5 炼钢的目的4.1.6 氧气转炉炼钢的原料4.1.7 氧气转炉炼钢的主要化学反应4.1.8 沸腾钢和镇静钢4.2金属材料的组织结构4.2.1 晶态和非晶态,单晶体和多晶体4.2.2 固溶体和金属间化合物4.2.3 相、相图、组织和结构4.2.4 利用Fe-C相图分析钢的平衡组织4.2.5 凝固中的形核与长大4.3铸锭及其组织4.3.1 铸锭典型的三区组织4.3.2 枝晶的形成和铸锭组织的控制4.3.3 定向凝固和连铸连轧4.3.4 单晶制造第5讲金属及合金材料（二）5.1金属材料的加工5.1.1 金属的热变形5.1.2 金属的冷变形5.1.3 由铜锭到铜箔的压延加工5.2钢的强化机制5.2.1 碳钢中的各种组织5.2.2 钢的强化机制5.2.3 合金钢及合金元素的作用5.2.4 铁的磁性5.2.5 表面处理（1）——表面淬火及渗碳淬火5.2.6 表面处理（2）——表面渗碳、氮化及喷丸处理5.2.7 合金钢（1）——强韧钢、可焊高强度钢和工具钢5.2.8 合金钢（2）——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢5.3钢材的热处理5.3.1 热处理的目的和热处理温度的确定5.3.2 钢的退火（annealing）5.3.3 钢的正火（normalizing）5.3.4 钢的淬火（quenching）(1)——加热和急冷的选择5.3.5 钢的淬火（quenching）(2)——增加淬透性和防止淬火开裂5.3.6 钢的回火（tempering）第6讲粉体及纳米材料6.1粉体材料的性能6.1.1 粉体及其特殊性能（1）——小粒径和高比表面积6.1.2 粉体及其特殊性能（2）——易流动性和高分散性6.1.3 粉体及其特殊性能（3）——低熔点和高化学活性6.2粉体的加工与处理6.2.1 破碎和粉碎6.2.2 分级和集尘6.2.3 混料及造粒6.2.4 输送及供给6.2.5 非机械式粉体制作方式6.3粉体的应用6.3.1 日常生活中的粉体6.3.2 工业应用的粉体材料6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善6.4纳米材料6.4.1 纳米材料与纳米技术的概念6.4.2 包罗万象的纳米领域6.4.3 “纳米”就在我们身旁6.4.4 纳米材料制备和纳米加工6.4.5 纳米技术与纳米材料的发展前景第7讲陶瓷及陶瓷材料7.1陶瓷材料的定义和分类7.1.1 陶瓷发展史——人类文明进步的标志7.1.2 陶瓷及陶瓷材料（1）——按致密度和原料分类7.1.3 陶瓷及陶瓷材料（2）——按性能和用途分类7.1.4 陶瓷及陶瓷材料（3）——结构陶瓷和功能陶瓷7.2坯体成型7.2.1 普通黏土陶瓷的主要原料7.2.2 陶瓷成型工艺（1）——旋转制坯成型和注浆成型7.2.3 陶瓷成型工艺（2）——干压成型、热压成型和等静压成型7.2.4 陶瓷成型工艺（3）——挤压成型、注射成型和流延成型7.3陶瓷烧结7.3.1 普通陶瓷的烧结过程7.3.2 陶瓷的烧成和烧结工艺7.4陶瓷材料的结构7.4.1 普通陶瓷的组织和结构7.4.2 精细陶瓷的组成、组织结构和性能7.5结构陶瓷7.5.1 结构陶瓷及应用（1）——Al2O3和ZrO27.5.2 结构陶瓷及应用（2）——TiO2、BeO和AlN7.5.3 结构陶瓷及应用（3）——SiC和Si3N47.5.4 低温共烧陶瓷（LTCC）基板7.6功能陶瓷7.6.1 功能陶瓷及应用实例（1）——陶瓷电子元器件7.6.2 功能陶瓷及应用实例（2）——生物陶瓷和换能器件7.6.3 功能陶瓷及应用实例（3）——微波器件、传感器和超声波马达第8讲玻璃材料及玻璃的应用8.1玻璃的发展简史8.1.1 玻璃的发现至少有5000年8.1.2 古代玻璃与现代玻璃的组成惊人地相似8.2玻璃的定义和特征8.2.1 玻璃的传统定义和现代定义8.2.2 现代生活中不可缺少的玻璃8.3玻璃的加工8.3.1 玻璃熔融和成形加工8.3.2 非传统方法制造玻璃8.4建筑及高铁用玻璃8.4.1 免擦洗玻璃8.4.2 保证冬暖夏凉的中空玻璃8.4.3 夏天冷室用节能玻璃8.4.4 防盗玻璃8.4.5 子弹难以穿透的防弹玻璃8.4.6 防止火势蔓延的防火玻璃8.4.7 电致变色（加电压时着色）玻璃8.4.8 防水雾（防朦胧）镜子的秘密8.4.9 高铁车厢用窗玻璃8.4.10 汽车前窗用钢化玻璃8.4.11 下雨天不用雨刷的疏水性玻璃8.4.12 防紫外线玻璃8.4.13 隐蔽玻璃8.4.14 反光玻璃微珠8.4.15 天线玻璃8.4.16 汽车用防水雾玻璃8.5高技术玻璃8.5.1 生物医学用玻璃材料8.5.2 特殊性能玻璃材料8.5.3 图像显示、光通信用玻璃材料8.5.4 高新技术前沿用玻璃材料第9讲高分子及聚合物材料（一）9.1何谓高分子和聚合物9.1.1 树脂、高分子聚合物、塑料等术语的内涵及相互关系9.1.2 乙烯分子中的共价键9.1.3 高分子的特征9.1.4 乙烯在引发剂H2O2的作用下发生聚合反应9.1.5 常见聚合物的结构和用途（1）——按结构和反应分类9.1.6 常见聚合物的结构和用途（2）——按性能和用途分类9.2聚合物的合成9.2.1 加聚反应和聚合物实例（1）——均加聚9.2.1 加聚反应和聚合物实例（2）——共加聚9.2.1 缩聚反应和聚合物实例——共缩聚9.3从结构层次看聚合物9.3.1 聚丙烯中的不对称碳原子引起的立体异构9.3.2 高分子链的结构层次9.3.3 高分子链间的相互作用9.3.4 高分子的聚集态结构第10讲高分子及聚合物材料（二）10.1高分子材料性能与加工10.1.1 天然橡胶和合成橡胶10.1.2 热固性塑料10.1.3 聚合物的结构模型及力学特性10.1.4 聚合物的形变机理及变形特性10.1.5 聚合物的成形加工及设备（1）——压缩模塑和传递模塑10.1.6 聚合物的成形加工及设备（2）——挤出成形和射出成形10.1.7 聚合物的成形加工及设备（3）——塑料薄膜和纤维丝制造10.2人造纤维10.2.1 干法纺丝10.2.2 湿法纺丝和熔体纺丝10.3胶粘剂和涂料10.3.1 胶粘剂的构成和粘接原理10.3.2 胶粘剂的制造和用途10.3.3 涂料的分类及构成10.3.4 涂料中各种成分的选择10.3.5 涂料的成膜和固化第11讲复合材料和生物材料11.1复合材料的定义和分类11.1.1 复合材料的定义和分类11.1.2 复合材料的界面11.1.3 复合材料的特长及优势11.2增强材料和基体材料11.2.1 复合材料中增强材料与基体材料的匹配11.2.2 增强纤维的制造11.2.3 碳纤维及C/C复合材料11.2.4 增强纤维的编织和铺展11.2.5 复合材料的成形制造11.3复合材料的应用11.3.1 复合材料在航空航天领域的应用11.4天然复合材料11.4.1 天然复合材料——木材的断面组织11.4.1 天然复合材料——木材的微观结构11.5生物材料11.5.1 生物材料的定义和范畴11.5.2 骨骼、筋和韧带组织11.5.3 骨骼固定和关节修复11.5.4 各种植入人体的材料11.5.5 植入人体材料的损伤及防止第12讲磁性及磁性材料12.1磁性的来源12.1.1 磁性起源于电流12.1.2 磁矩、导磁率和磁化率12.1.3 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系12.2磁性材料的分类12.2.1 高导磁率材料、高矫顽力材料及半硬质磁性材料12.2.2 亚铁磁性和软磁铁氧体磁性材料12.2.3 铁氧体永磁体的制作12.2.4 从铁系合金到铁氧体材料12.3磁畴和磁滞回线12.3.1 磁畴及磁畴的运动12.3.2 决定铁磁畴结构的能量类型12.3.3 滞回线及其决定因素12.4软磁材料与硬磁材料12.4.1 非晶态高导磁率材料12.4.2 永磁材料及其进展12.4.3 钕铁硼稀土永磁材料及其制备工艺12.4.4 钕铁硼永磁材料性能的提高和改进12.4.5 粘结磁体12.4.6 永磁材料的应用和退磁曲线第13讲薄膜技术及薄膜制备技术13.1薄膜的定义和薄膜形成的必要条件13.1.1 薄膜的定义和薄膜材料的特殊性能13.1.2 获得薄膜的三个必要条件13.1.3 真空获得13.1.4 薄膜是如何沉积的13.1.5 气体放电13.1.6 等离子体与薄膜沉积13.2薄膜制备——PVD法13.2.1 真空蒸镀13.2.2 离子镀和激光熔射13.2.3 溅射镀膜13.2.4 磁控溅镀靶13.2.5 溅射镀膜的应用13.3薄膜制备——CVD法13.3.1 CVD法原理及设备13.3.2 各类CVD的应用13.4薄膜的加工13.4.1 薄膜的图形化——湿法刻蚀和干法刻蚀13.4.2 反应离子刻蚀（RIE）和反应离子束刻蚀（RIBE）13.4.3 平坦化技术和大马士革工艺13.5薄膜材料的应用13.5.1 超硬涂层13.5.2 金刚石及类金刚石涂层13.5.3 镀Cu膜用于集成电路芯片制作。