《材料科学基础》教学大纲 四年制本科 材料科学与工程专业用
80 学时 4 学分
一、课程性质和任务
《材料科学基础》是材料科学方法与工程专业一级学科公共主干课，是介于一般基础课与专业课之间的专业基础课。本课程将系统全面介绍材料科学的基础理论知识，诸如固体材料的结合键，材料的结构与性能，材料中的扩散，材料的相变，材料的塑性变形与强化，以及材料科学研究方法等，将金属材料、无机非金属材料、聚合物材料紧密地结合在一起，使学生更好地把握材料的属性，熟悉材料的共性，为后继课程的学习、进一步深造和从事科技工作奠定基础。 二、课程学习的目标和基本要求： 1．对能力培养的要求
通过学习，要求学生掌握材料组织结构—成分—工艺—性能相互关系的基本规律和基本理论， 深入理解 材料组织结构—成分—工艺—性能相互关系 ，培养学生 应用所学的知识，分析、解决材料研究、开发和使用中实际问题的能力。初步掌握材料科学研究的思路和方法，为后续课程的学习和进一步深造奠定理论基础。
2 ．课程的重点和难点
本课程重点是料组织结构—成分—工艺—性能相互关系的基本规律和基本理论，如材料结构与缺陷，材料凝固与相图，塑性变形与强韧化等，并能应用所学的理论分析和解决实际问题。
难点是材料结构，位错理论，合金凝固，二元相图，三元相图，材料强韧化，晶体塑性变形等， 3 ．先修课程及基本要求 无机化学、物理化学、材料力学 三、课程内容及学时分配 ? 教学基本内容
第一章材料的结构（ 22 学时） 1.1 晶体学基础 1.2 常见的晶体结构 1.3 固溶体的晶体结构
1.4 金属间化合物的晶体结构 1.5 硅酸盐结构 1.6 非晶态固体结构 1.7固体的电子能带结构理论 1.8 团簇与纳米材料结构 1.9 准晶结构 本章重点：
? 结晶学基础知识 (晶体的概念与性质、晶体宏观对称要素、晶体定向、 ? 单位平行六面体的划分、配位数与配位多面体的概念、鲍林规则 )。
? 常见材料的结构理论与模型（常见无机化合物的晶体结构、硅酸盐晶体结构分类及特征、固溶体晶体结构类型及影响因素 、缺陷化学反应表示法 、金属间化合物的结构类型及影响因素，玻璃的结构）。 ? 给定条件下晶胞参数和堆积系数的计算、硅酸盐玻璃 4个基本结构参数计算。 ? 固体的电子能带结构理论及应用 本章难点：
晶体的微观对称要素、晶体定向与晶面指数、晶向指数的确定晶体极射赤平投影、缺陷化学反应方程、硅酸盐晶体结构固体的电子能带结构。 第二章 晶体缺陷（ 8学时） 2.1 点缺陷 2.2 位错的结构 2.3 位错的运动 2.4 位错的应力场
2.5 位错与晶体缺陷的相互作用 2.6 位错的增殖、塞积与交割?． 2.7 实际晶体中的位错 本章重点：
? 位错基本概念和类型，位错的应力场，位错间的交互作用，位错的起源与增殖、位错的塞积、位错的交割、位错反应。
? 实际晶体中的位错；有序结构中的位错；离子晶体的位错；面心立方晶体的位错反应。 本章难点：位错的概念；位错反应；实际晶体中的位错。 第三章 固体中的扩散（5学时） 3 .1 扩散的宏观规律 3.2 扩散的微观机制 3.3 扩散系数
3.4 扩散的热力学分析 3.5 反应扩散
3.6 离子晶体中的扩散
本章重点： 扩散定律（扩散第一、二定律）及其应用，影响扩散的因素。 本章难点：扩散的热力学分析，离子晶体的扩散。 第四章 纯质材料的凝固（ 4学时） 4 . 1 结晶的基本规律 4 . 2 晶核的形成与长大 4 . 3 结晶动力学 4 . 4 结晶生长形态
4.4 结晶后的晶粒大小及其内部结构缺陷 本章重点：形核与长大，形核的热力学分析 本章难点：形核的热力学分析 第五章 相平衡与相图（ 6学时） 5 . 1 相与相平衡
5 . 2 匀晶相图及其凝固过程
5 . 3 共晶相图及其凝固过程 5 . 4 包晶相图及其凝固过程 5 . 5 其他类型二元相图 5 . 6 二元相图的分析与应用 5 . 6 Fe-C 合金相图 5 . 7 相图的热力学解释
本章重点：三种基本类型相图，平衡凝固过程和非平衡凝固过程，杠杆定律的应用， Fe-C 合金相图。 本章难点：杠杆定律，相图的热力学 第六章三元相图（ 6学时） 6 . 1 三元相图的几何规则 6 . 2 三元匀晶相图
6 . 3 固态互不溶解的三元共晶相图 6 . 4 固态有限溶解的三元共晶相图 6 . 5 三元相图中的四相平衡 6 . 6 三元相图的实例分析
本章重点：三元合金成分表示法，直线法则，重心定律，三元共晶相图，三元相图的实际应用。 本章难点：固态有限溶解的三元共晶相图，三元相图的实际应用。 第七章 合金的凝固（ 5学时） 7 . 1 合金凝固时溶质的重新分布 7 . 2 凝固过程中的成分过冷 7 . 3 凝固技术
7 . 4 合金铸锭组织与缺陷
本章重点：溶质重新分布，成分过冷 本章难点：溶质重新分布，成分过冷
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