材料科学与工程学院
?金属材料工程专业
本专业培养具备金属材料科学与工程等方面的知识，能在冶金、材料结构研究与分析、金属材料及其复合材料加工制备、处理、金属材料成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。
本专业学生毕业后，可在生产一线从事金属材料热加工、材料检验分析与材料技术经济管理、故障件分析与产品质量控制工作；可在高等院校、科研单位从事材料科学与工程的教学和研究开发工作；也可在相关部门从事产品、设备的腐蚀与防护和可靠性分析及失效的预测、预防等技术与管理工作。
?材料成型及控制工程专业
材料成型及控制在飞行器制造中占有重要的地位，在民用工业中应用亦极其广泛。本专业以材料成型理论、工艺及控制技术为主要内容，面向航空、服务地方，培养造就航空制造技术领域和地方装备制造业领域，掌握材料成型及控制工程相关学科的基本理论、基本知识和基本技能，具有开发材料成型新技术、新产品和新工艺能力的专门高级技术人才。
本专业学生毕业后，可在生产一线从事材料成型加工、过程控制及技术管理工作，也可在高等院校、科研单位从事材料工程技术及工艺过程自动控制的教学和研究开发工作，也可以从事机关和物质部门、外贸部门的经营管理等工作。
?焊接技术与工程专业
本专业培养具备焊接技术与工程以及相关学科等方面的知识，能在航空航天、机械制造、汽车、造船等工业领域以及焊接材料和焊接设备生产企业从事焊接技术方面的科学研究、技术开发、工艺设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。
本专业学生毕业后，可在生产一线从事焊接材料和焊接设备的选用与设计、焊接工艺设计、焊接结构设计与变形控制、焊接质量检测与寿命评估等方面的技术和管理工作；可在高等院校、科研单位从事焊接技术与工程的教学和科研工作；也可以从事机关和物质部门、外贸部门的经营管理等工作。
?功能材料专业
本专业培养具有材料学、物理和化学多学科综合基础知识和功能材料专业知识的综合型专门人才，为国家储备急需的、高素质的与战略性新兴产业相关的专业技术人才。
本专业毕业生具有广泛的就业方向，可从事与功能材料及相关领域如：重点国防工业、汽车工业、通讯、航空航天、航海、电子电器制造和新型材料开发等行业中的工程技术、科研、设计、技术开发、质量控制、生产组织管理、营销与贸易等工作，也能从事材料学科科研（设计）院所（校）的相关的教学和科研工作。
冶金工程 冶金工程是一个比较容易让人“误解”的专业。 一提到它，人们往往会将它和那些数不清的烟囱高炉，扫不尽的漫天尘土，看不完的冰冷的钢板铁材等联系在一起。因此，很多考生在面临专业选择时，往往视其为“畏途”，鲜有将它作为首选志愿专业的。那么，冶金工程专业究竟是怎样一门专业学科呢？它的培养目标是什么？就业前景如何？在科学技术高速发展的今天，各种新材料的研发和应用，冶金工程是否成为当今世界的“夕阳产业”？等等，带着这些问题，我们一同走进冶金工程这个广袤的世界。 一、历史的骄傲、现代的支柱 说起冶金工程，在我国可以追溯到商周时期的青铜器时代。那时，丰富的冶铜技术就成为了中国冶金行业的源头，并迅速把整个青铜技术推到更高的阶段，建立了世界上最为光辉灿烂的“青铜文明”。 之后，我国的冶金技术在世界上又率先取得了突破：人们在漫长的冶炼过程中逐渐掌握了金属冶炼所需要的高温技术和较高水平的冶金处理技术。如柔化处理技术、炒钢技术、百炼钢技术、灌钢技术等。公元十五世纪，在明带中叶我国已大量开始生产金属锌。宋应星的《天工开物?五金》中有关于密封加热冶炼“倭铅”（即锌）方法的记载。明代的钱币“永乐通宝”也具有较高的含锌量。而欧洲到了十八世纪才开始冶炼锌。此外，宋应星的《天工开物》记载了我国古代冶金技术的许多成就，如冶炼生铁和熟铁的连续生产工艺，退火、正火、淬火等钢铁热处理工艺等。 新中国成立以来，国家一直非常重视冶金工业的发展。近年来，我国的钢产量连续居于世界前列，足见国家的重视和其迅速稳健发展的良好势头。诚然，现代科技的进步催生了一些高科技新材料的诞生和应用。但是，冶金材料在未来相当长的一段时期内，其优势和特性依然是其他材料所不可比拟和替代的。 二、高新技术与学科发展完美结合 冶金工程专业是一门什么样的学科呢？它是一门研究从矿石提取钢铁或有色金属材料并进行加工的应用性学科，培养的是冶金工程领域科学研究与开发应用、工程设计与实施、技术攻关与技术改造、新技术推广与应用、工程规划与冶金企业管理等方面的高层次专门人才。 高新技术和学科发展相结合是本专业的一大特点。主要体现在以下两个方面：一是通过冶金过程的优化和新技术开发最大限度地满足相关产业对高品质冶金材料的要求，二是最大限度地减少冶金生产的资源和能源消耗，减少对环境的污染。这也是本专业的前沿主攻方向。考虑到我国冶金行业清洁化生产水平低和特有的复合矿资源多样化的特点等因素，该专业不仅要致力于研究流程中废弃物的“四化”（即减量化、再资源化、再能源化和无害化）处理综合技术，而且还要对复合矿冶炼技术进行环保和经济意义上的评价和指导，并在此原则下开发复合矿的综合利用技术，最终实现我国高品质冶金材料的生态化生产。 根据以上特点，冶金工程专业主要有三大研究方向。一是冶金物理化学方向：学习内容包括冶金新理论与新方法、冶金与材料物理化学、材料制备物理化学、冶金和能源电化学等。二是冶金工程方向：学习内容包括钢铁和有色金属冶金新工艺、新技术和新装备的研究、现代冶金基础理论和冶金工程软科学、冶金资源的综合利用、优质高附加值冶金产品的制造和特殊材料的制备技术等。三是能源与环境工程方向：学习内容包括冶金工程环境控制、燃料
第一组 材料的刚性越大，材料就越脆。F 按受力方式，材料的弹性模量分为三种类型，以下哪一种是错误的：D A. 正弹性模量（E） B. 切弹性模量（G） C. 体积弹性模量（G） D. 弯曲弹性模量（W） 滞弹性是无机固体和金属的与时间有关的弹性，它与下列哪个因素无关B A 温度； B 形状和大小； C 载荷频率 高弹性有机聚合物的弹性模量随温度的升高而A A. 上升； B. 降低； C. 不变。 金属材料的弹性模量随温度的升高而B A. 上升； B. 降低； C. 不变。 弹性模量和泊松比之间有一定的换算关系，以下换算关系中正确的是D A. K=E /[3(1+2)]； B. E=2G (1-)； C. K=E /[3(1-)]； D. E=3K (1-2)； E. E=2G (1-2)。 7.Viscoelasticity”的意义是B A 弹性；B粘弹性； C 粘性 8.均弹性摸量的表达式是A A、E=σ/ε B、G=τ/r C、K=σ。/（△V/V） 9.金属、无机非金属和高分子材料的弹性摸量一般在以下数量级范围内C GPa A.10-102、＜10，10-102 B.＜10、10-102、10-102 C.10-102、10-102、＜10 10.体心立方晶胞的金属材料比面心立方晶胞的同类金属材料具有更高的摸量。T 11.虎克弹性体的力学特点是B A、小形变、不可回复 B、小形变、可回复 C、大形变、不可回复 D、大形变、可回复 13、金属晶体、离子晶体、共价晶体等材料的变形通常表现为，高分子材料则通常表现为和。A A 普弹行、高弹性、粘弹性 B 纯弹行、高弹性、粘弹性 C 普弹行、高弹性、滞弹性 14、泊松比为拉伸应力作用下，材料横向收缩应变与纵向伸长应变的比值υ=ey/ex F 第二组 1.对各向同性材料，以下哪一种应变不属于应变的三种基本类型C A. 简单拉伸； B. 简单剪切； C. 扭转； D. 均匀压缩 2.对各向同性材料，以下哪三种应变属于应变的基本类型ABD A. 简单拉伸； B. 简单剪切； C. 弯曲； D. 均匀压缩 3.“Tension”的意义是A A 拉伸； B 剪切； C 压缩 4.“Compress”的意义是C A 拉伸；B剪切； C 压缩 5.陶瓷、多数玻璃和结晶态聚合物的应力-应变曲线一般表现为纯弹性行为T 6.Stress”and “strain”的意义分别是A A 应力和应变；B应变和应力；C应力和变形
材料科学与工程学科发展历程和趋势 摘要：本文结合国内几所高校材料学科的具体实例，综述了材料科学与工程学科的国内外发展的历史进程，讨论了材料科学与工程学科的发展趋势，同时展望了材料科学与工程学科在未来的发展前景。 关键词：材料科学与工程，发展历程，趋势 Abstract In this paper,on the basis of practice of materials science and engineering discipline in several domestic universities, the development process of materials science and engineering at home and abroad were reviewed, and the development trend of this discipline were discussed. Meanwhile, the prospect of this subject in the future were prospected. Keywords:materials science and engineering,development process,trend 1 引言 上个世纪70年代以来，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。随着科学技术的高速发展，新技术、新产品及新工艺对新材料的要求越来越强烈，也促进了当代材料科学技术的飞速发展。现在，材料学科及教育的重要性已被人们认识，国内外许多工科院校及综合性大学都相继成立了材料科学与工程学院（系）。 2 材料科学与工程学科发展历程 “材料科学”这个名词在20世纪60年代由美国学者首先提出。1957年，苏联人造地球卫星发射成功之后，美国政府及科技界为之震惊，并认识到先进材料对于高技术发展的重要性，于是一些大学相继成立了十余个材料科学研究中心，从此，“材料科学”这一名词开始被人们广泛使用。 材料学科的发展过程遵循了现代科学发展的普遍规律，也是从细分走向综合。各门材料学科通过相互交叉、渗透、移植，由细分最终走向具有共同理论和技术基础的全材料科学[1]。20世纪40年代以前，基础科学和工程之间的联系并不十分紧密。在20世纪20年代固体物理和材料工程两学科是分离的，到40年代两学科才有交叉。从60年代初开始出现了材料科学，到了70年代，材料科学和材料工程的学科内涵大部分重叠，材料科学兼备自然科学和应用科学的属性，故“材料科学与工程”(MSE)作为一个大学科逐步为科技界和教育界所接受[2]。 2.1 国外材料科学与工程学科发展历程 美国西北大学M.E.Fine教授等人首先于20世纪60年代初提出了材料科学与 工程(MSE)这一概念。在上20世纪60年代以前，国内外高校均没有明确完整的MSE教育。此时，材料科学与技术人才的培养分属冶金、化工或机械等专业。从60年代初起，欧美等国家高校中冶金、机械或化工等与材料有关的系或相关的专业及学科开始改设“材料科学与工程系”、“材料科学系”、“材料工学系”。至80年代中后期，欧美等国大部分高校已完成此项工作。这种教育符合材料科学技术发展趋势。近年来，美国与欧洲在材料教育方面的最显著特点就是把材料科学与工程看作是一门学科。在大学不再需要专门的材料主题。这些材料不再是冶金、陶瓷或电子材料学，而统称为材料，材料教育涉及的范围包括金属、陶瓷、高分子、
第二章思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因 2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。 3. 何谓理想晶体何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性何谓空间点阵、晶体结构及晶胞晶胞有哪些重要的特征参数 4. 比较三种典型晶体结构的特征。（Al、α-Fe、Mg三种材料属何种晶体结构描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。）何谓配位数何谓致密度金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。何谓间隙固溶体它与间隙相、间隙化合物之间有何区别（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么 6. 已知Cu的原子直径为A，求Cu的晶格常数，并计算1mm3Cu的原子数。 7. 已知Al相对原子质量Ar（Al）=，原子半径γ=，求Al晶体的密度。 8 bcc铁的单位晶胞体积，在912℃时是；fcc铁在相同温度时其单位晶胞体积是。当铁由bcc转变为fcc时，其密度改变的百分比为多少 9. 何谓金属化合物常见金属化合物有几类影响它们形成和结构的主要因素是什么其性能如何
10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。 11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。 12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。 13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。 14. 在立方晶系中的一个晶胞内画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 15 在六方晶系晶胞中画出[1120]，[1101]晶向和（1012）晶面，并确定（1012）晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 16.在立方晶系的一个晶胞内同时画出位于（101），（011）和（112）晶面上的[111]晶向。 17. 在1000℃，有W C为%的碳溶于fcc铁的固溶体，求100个单位晶胞中有多少个碳原子（已知：Ar(Fe)=，Ar(C)=） 18. r-Fe在略高于912℃时点阵常数a=，α-Fe在略低于912℃时a=，求：（1）上述温度时γ-Fe和α-Fe的原子半径R；（2）γ-Fe→α-Fe转变时的体积变化率；（3）设γ-Fe→α-Fe转变时原子半径不发生变化，求此转变时的体积变
选择题第一组 1.材料的刚性越大，材料就越脆。（）B A. 正确； B. 错误 2.按受力方式，材料的弹性模量分为三种类型，以下哪一种是错误的：（）D A. 正弹性模量（E）； B. 切弹性模量（G）； C. 体积弹性模量（G）； D. 弯曲弹性模量（W）。 3.滞弹性是无机固体和金属的与时间有关的弹性，它与下列哪个因素无关（） B A 温度； B 形状和大小； C 载荷频率 4.高弹性有机聚合物的弹性模量随温度的升高而（）。A A. 上升； B. 降低； C. 不变。 5.金属材料的弹性模量随温度的升高而（）。B A. 上升； B. 降低； C. 不变。 6.弹性模量和泊松比ν之间有一定的换算关系，以下换算关系中正确的是（） D A. K=E /[3(1+2ν)]； B. E=2G (1-ν)； C. K=E /[3(1-ν)]； D. E=3K (1-2ν)； E. E=2G (1-2ν)。 7.“Viscoelasticity”的意义是（）B
A 弹性； B粘弹性； C 粘性 8、均弹性摸量的表达式是（）A A、E=σ/ε B、G=τ/r C、K=σ。/（△V/V） 9、金属、无机非金属和高分子材料的弹性摸量一般在以下数量级范围内（GPa）C A、10-102、＜10，10-102 B、＜10、10-102、10-102 C、10-102、10-102、＜10 10、体心立方晶胞的金属材料比面心立方晶胞的同类金属材料具有更高的摸量。 11、虎克弹性体的力学特点是（）B A、小形变、不可回复 B、小形变、可回复 C、大形变、不可回复 D、大形变、可回复 13、金属晶体、离子晶体、共价晶体等材料的变形通常表现为，高分子材料则通常表现为和。A A 普弹行、高弹性、粘弹性 B 纯弹行、高弹性、粘弹性 C 普弹行、高弹性、滞弹性 14、泊松比为拉伸应力作用下，材料横向收缩应变与纵向伸长应变的比值υ=ey/ex （）B A. 正确； B. 错误
材料科学与工程专业简介 材料科学与工程专业简称材料专业。 大千世界中的材料无所不包、无处不在。吃、穿、住、行，每个人每天会碰到诸如金属、橡胶、磁性、光电等众多材料，小到一根针、一张纸、一个塑料袋、一件衣服，大到交通工具、医疗器械、工程建筑、信息通讯、航天航空，处处都有材料科学的身影。 材料科学与工程是一个涉及材料学、工程学和化学等方面的较宽口径专业。该专业以材料学、化学、物理学为基础，主要研究的是材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用。事实上，人类文明发展史，就是一部如何更好地利用材料和创造材料的历史，材料的不断创新和发展，也极大地推动了社会经济的发展。 材料科学与工程专业依据各地区的发展历史，专业教学的侧重点略有不同。比如，材料专业中材料可以分为金属、无机非金属、高分子材料等。辽宁省各个高校由于历史沿乘的原因，多以金属材料为主。金属材料包括钢铁、有色金属及新型金属材料。 各高校材料专业学生，在大学二年级下学期会接触到本专业课程。主要的专业课程有：材料科学基础、金属学、金属学与热处理、材料力学性能等。 在专业课学习之前，需要学习一些涉及化学、机械的相关课程。 比如：工程制图、机械设计、电工电子技术、普通化学、物理化学等。
材料专业的学生除了需要掌握材料的相关知识和技能，还需掌握机械、电子等知识及技能。 材料专业学生除了要掌握课程内容外，还需掌握建模软件、有限元分析软件、科学分析软件等工具。 就业去向 材料科学与工程专业的毕业生多从事工艺、技术、质检、检验、研发等工作。除此之外，还有从事采购、高精尖大型设备的技术售后等工作。职业发展较好，由于材料专业的特点，使得材料专业的用处存在于产品的研发、性能的保障、产品的质量检验等重要的核心环节中，从业人员可快速展现自己的专业优势。
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案第二章 2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。 2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。 2-3.试计算N壳层内的最大电子数。若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该 原子的原子序数是多少？ 2-4.计算O壳层内的最大电子数。并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满 时该原子的原子序数。 2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式： （1）CO的分子键合（2）甲烷CH的分子键合 24 （3）乙烯CH的分子键合（4）水HO的分子键合 242 （5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合 2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？ 2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？ 332-9.0?时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm和0.95g/cm，如何解释这一现象？ +2-10.当CN=6时，K离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半 径是多少？
32-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm 的金有多少个原子？(c)根据金 21的密度，某颗含有10个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形 (r=0.1441nm),Au21并忽略金原子之间的空隙，则10个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多 少百分比？ 2+2-2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca离子和4个O离子，每边的边长是0.478nm， 则CaO的密度是多少？ 2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？ 2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（ b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离 子半径r+=0.097，r-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？ NaCl 470 2-15.铁的单位晶胞为立方体，晶格常数 a=0.287nm，请由铁的密度算出每个 单位晶胞所含 的原子个数。 2-16.钛的单位晶胞含有两个原子，请问此单位晶胞的体积是多少？ 2-17.计算面心立方、体心立方和密排六方晶胞的致密度。 2-18.在体心立方结构晶胞的（100）面上按比例画出该面上的原子以及八面体和四面体间隙。 2-19.键合类型是怎样影响局部原子堆垛的？ 2-20.厚度0.08mm、面积670mm2的薄铝片(a)其单位晶胞为立方体， a=0.4049nm，则此薄片
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案 第二章 2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。 2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。 2-3.试计算N壳层内的最大电子数。若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？ 2-4.计算O壳层内的最大电子数。并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。 2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。 2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式： （1）CO2的分子键合（2）甲烷CH4的分子键合 （3）乙烯C2H4的分子键合（4）水H2O的分子键合 （5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合 2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？ 2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？ 2-9.0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？ 2-10.当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？ 2-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm3的金有多少个原子？(c)根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形(r Au=0.1441nm),并忽略金原子之间的空隙，则1021个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？ 2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2+离子和4个O2-离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？ 2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？ 2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r Na+=0.097，r Cl-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？
材料科学与工程专业建设规划材料科学与工程学院材料工程系 2005．9 1 材料科学与工程专业建设的目标 1.1 专业建设基本思路 加快教改步伐，通过课程体系建设、加强实践教学环节的调控、科研素质的培养来大力推进专业学科建设，拓宽专业覆盖面，全面推进素质教育，显著提高教学质量和科研水平，建成基础厚实、特色突出、实力较强的专业。 1.2 专业建设整体目标 通过5 年乃至更长时间的建设与发展，打造出特色、优势专业，建设成高水平学科，培养出高素质创新型人才。 (1)科学合理地定好自己的位置，确定好人才培养类型和层次。在专业性质上加强材料科 学与工程基础、侧重材料制备和表征训练，以现代科学与工程体系为主干构建专业和组织教学，培养“厚基础、宽专业、高素质、强能力、具创新精神、面向生产第一线的优秀工程型人才”。 (2)专业方向紧密结合产业科技进步需要、地方经济及区域经济的发展需要(尤其是高新技术产业的发展需要)。 (3)突出优势，保持和发展自己的办学特色和专业方向特色，提高办学水平。 ( 4)以教学内容和课程体系改革为中心，以培养目标和培养模式改革为重点，辅以实践教学改革、教学方法和教学手段改革，全面推进、整体优化。形成特色鲜明的人才培养模式、教学计划、课程体系与教学内容。 (5)强化学生大工程意识的培养与训练，培养适应2l 世纪时代特征要求的创新性人才，为 我国材料产业的产品更新换代、产业科技进步作出贡献。 (6) 把专业建设和学科建设结合起来，通过若干年的努力，打造出特色品牌专业，建设成高水平学科，培养出高素质、创新型人才。 2 材料科学与工程专业建设措施 2.1 建立具有特色的人才培养模式 (1)以新的人才培养观确立了本专业的人才培养目标 在专业建设和教学改革的探索和实践中，我们进一步认识到转变教育思想和教育观念以及树立新的人才培养观的重要性。高等工程教育应从“授技型”向“育才型”转变，从单纯传播知识向全面培养学生的能力转变，从狭窄的专业技术教育向提高学生的综合素质转变，应将工程专业技术人员应具有的爱国主义、集体主义、社会责任感、奉献精神、大工程观念、市场经济观念、开拓创新精神、独立深入学习获取知识的能力、分析解决工程技术问题的能力的培养贯穿于整个教育过程之中。 (2)建立起了新的人才培养模式——两段式、三平台、多专业方向 两段式人才培养模式——三年的基础教育阶段和一年的专业技术教育阶段的人才培养过程；基础教育阶段的三级教学平台——通式教育基础教学平台，大学科基础教学平台，按一级学 科设置专业基础教学平台；多专业方向。 2.2 以“大学科、大材料、大工程”的人才培养观，以创新的思路构建起了新型课程体系 21 世纪人才需求对高等教育提出了新要求，我们必须树立素质是前题、能力是关键、知识是载体的新型人才观，以“大学科、大材料、大工程”的意识，以创新的思路构建起新型课程体系。注重课程体系的整体优化，充分发挥知识平台和课程群（教学模快）的整体功能作用。如何做到厚基础，在工作中我们体会到，
（一） 1 谈谈你对材料学科及材料四要素之间的关系的认识 2 金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？ 3 说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。 4 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？ 5 画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？ 6 画出立方晶系中（011），（312），[211],[211],[101],(101) 7, 画出六方晶系中（1120），（0110），（1012），（110），（1012） 8. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 9．在立方系中绘出｛110｝、｛111｝晶面族所包括的晶面，及（112）和（120）晶面。标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： a)立方晶系(421)，() 123，(130)，[211]，[311]；
10．在立方系中绘出｛110｝、｛111｝晶面族所包括的晶面，及（112）和（120）晶面。 11．计算面心立方结构（111）、（110）与（100）面的面密度和面间距。 12. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： a)立方晶系(421)，()123，(130)，[211]，[311]； b)六方晶系()2111， ()1101，()3212，[2111]，1213????。 13 在体心立方晶系中画出{111}晶面族的所有晶面。 14 画出<110>晶向族所有晶向
15.写出密排六方晶格中的[0001],(0001),()1120,()1100,()1210 16. 在一个简单立方晶胞内画出一个（110）晶面和一个[112]晶向。 17. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 立方晶系(421)，()123，(130)，[211]，[311]； 18.计算晶格常数为a 的体心立方结构晶体中八面体间隙的大小。 19.画出面心立方晶体中（111）面上的[112]晶向。 20.已知某一面心立方晶体的晶格常数为a ，请画出其晶胞模型并分别计算该晶体 的致密度、{111}晶面的面密度以及{110}晶面的面间距。 21.表示立方晶体的（123），[211],()012 22. 写出密排六方晶格中()1120,()1100,()1210[2111]，1213???? 23. 画出密排六方晶格中的[0001], ,()0110,()1010,[2110],[1120] 24 在面心立方晶胞中的(1 1 1)晶面上画出[110]晶向 25 指出在一个面心立方晶胞中的八面体间隙的数目，并写出其中一个八 面体间隙的中心位置坐标。假设原子半径为r ，计算八面体间隙的半径。 26.画出密排六方晶格中的(0001),()1120,()1100,()1210 27.立方晶系中画出（010），（011），（111），（231），[231],[321] 29.计算晶格常数为a 的面心立方结构晶体中四面体间隙和八面体间隙的大小。（4分） 30.写出立方晶系{}110、{}123晶面族的所有等价面 31.立方晶胞中画出以下晶面和晶向：()102，(112)，(213) ，[110], 32.六方晶系中画出以下晶面和晶向：(2110)，(1012)，1210????，0111???? 33.写出立方晶系{}100、{}234晶面族的所有等价面 34.画出立方晶胞内（111），[112], 35.画出六方晶胞内（1011），[1123]
本专业培养具备化学工程与化学工艺方面的知识，能在化工、炼油、煤转化、天然气转化、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才。 编辑本段培养要求 本专业学生主要学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识，受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练，具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造，对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。 基本能力 1. 掌握化学工程、化学工艺、应用化学等学科的基本理论、基本知识；2．掌握化工装置工艺与设备设计方法，掌握化工过程模拟优化方法；3．具有对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力；4．熟悉国家对于化工生产、设计、研究与开发、环境保护等方面的方针、政策和法规；5．了解化学工程学的理论前沿，了解新工艺、新技术与新设备的发展动态；6．掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力； 7. 具有创新意识和独立获取新知识的能力。 主干学科 化学、化学工程与技术，主要偏重于工艺研究方面。主要课程：无机化学、分析化学、大学物理、有机化学、物理化学、化工原理、化学反应工程和一门必选的专业方向课程。另外辅修化工经济技术分析，电工电子等。根据学校略有变动。主要实践性教学环节：包括化学与化工基础实验、认识实习、生产实习、计算机应用及上机实践、课程设计、毕业设计（论文）计算机应用要求较高等，一般安排40周。主要专业实验：有机化学实验、无机化学实验、化工热力学、化工传递过程、化学反应工程、化工过程系统工程、工业催化和应用化学等。修业年限：四年。授予学位：工学学士。专业发展方向：化学工程、化学工艺、精细化工。相近专业：制药工程。(主要的是化学制药）。 编辑本段主干课程 有机化学、分析化学、无机化学、物理化学、化工原理、化学反应工程、化工机械、精细有机合成原理等。 编辑本段就业方向 在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作。 编辑本段专业开设高校 国内该专业排名比较考前的高校[1]： 1 天津大学 2 清华大学3华东理工大学 4 浙江大学 5 大连理工大学 6 北京化工大学7华南理工大学8南京工业大学9北京理工大学10湖南大学11南京理工大学 12四川大学13中南大学14哈尔滨工业大学15厦门大学16浙江工业大学17东北大学18青岛科技大学19西北大学20广西大学 21大庆石油学院22西南石油大学23青岛大学
怎样选专业之材料科学与工程专业 对于考生和家长来说，报考一个合适的专业，就要全面的了解不同专业学什么、适合什么人学、就业前景如何。新浪教育为大家分享一些大学生对常见专业的介绍，通俗易懂。以下是材料科学与工程专业的介绍。 804材料类80401材料科学与工程 我毕业于清华大学(分数线,专业设置)，本科和研究生学的都是材料科学与工程专业，今天应高考填志愿看看通邀请说下这个专业。 专业概述 材料科学与工程专业属于工科专业，这个专业算是材料类的一个总括专业吧，你在学校发的那个志愿填报指南上肯定还能看到有材料物理、材料化学、金属材料、无机非金属材料等等专业名称。材料科学与工程这个专业基本就是以上那些材料类专业的总括。那些方向的知识我们都会学习一些，但是学习内容也不是很深入。 因为专业囊括知识太多，所以很多学校是有具体倾向方向的，就比如说我们清华就含材料物理与化学、材料加工工程、无机非金属材料、金属材料及复合材料等方向。一般大学都会在“材料”这个大背景下，再细分专业方向。比如大二学完基础知识之后，绝大多数学校就会让学生们进行专业方向的选择：你到时候可以选的专业方向有金属材料、无机非金属材料、高分子材料、耐磨材料、表面强化、材料加工工程等等，到时候选了哪个就专攻哪个方向。 专业详解
说了这么多那究竟什么是材料科学与工程？可能一看到材料科学与工程这个专业，大部分人的第一反应是“一头雾水”。的确，与其他诸如“电子信息”、“计算机”、“物流工程”等一眼就可以看出“研究什么”的专业相比，“材料”这一概念显得相当的宽泛。 但其实这个专业理解起来也很简单的，观察一下我们生活的周围，你会发现处处都可以看到材料专业知识的影子。举些例子你就明白了： 你坐在家里看电视——电视机显示图像的元器件还有遥控器里的发信号装置是什么做的？是电子信息材料和光电材料。 电视看腻了出门逛街要坐车，汽车是什么做的？车外壳是金属材料；挡风玻璃是非金属材料，可能是有机的，也可能是无机的；车内饰是橡胶材料。 逛街累了要回家做饭，买好晚饭的食材，到了超市购物要付钱，纸币是有机木纤维加油机印刷油墨印制的，硬币是金属材料冲压制成的。OK，你不用现金而选择刷卡，信用卡是什么做的？有机聚合物材料，还有磁性材料。 买好东西拎着袋子回家，用的是现在大力提倡的环保可降解塑料袋——这是有机生物材料…… 你想吧，生活中这么多材料的影子，总得有人去详细的研究了解各种材料的性质以后才能更好更合理的开发利用吧？比如汽车外壳、挡风玻璃的材料怎么才能更坚固？塑料袋用哪种材料设计才能更环保？我们材料科学与工程的学生就是研究这个的。
“材料科学与工程基础”第二章习题 1. 铁的单位晶胞为立方体，晶格常数a=0.287nm ，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子数。 ρ铁＝7.8g/cm31mol 铁＝6.022×1023个=55.85g 所以，7.8g/1(cm)3=(55.85/6.022×1023)X/(0.287×10-7)3cm3 X ＝1.99≈2（个） 2.在立方晶系单胞中，请画出： （a ）[100]方向和[211]方向，并求出他们的交角； （b ）（011）晶面和（111）晶面，并求出他们得夹角。 （c ）一平面与晶体两轴的截距a=0.5,b=0.75,并且与z 轴平行,求此晶面的密勒指数。 （a ）[211]和[100]之夹角θ＝arctg 2=35.26。 或 cos θ==35.26θ=o （b ） cos θ==35.26θ=o （c ）a=0.5b=0.75z=∞ 倒数24/30取互质整数（320） 3、请算出能进入fcc 银的填隙位置而不拥挤的最大原子半径。 室温下的原子半径R ＝1.444A 。（见教材177页） 点阵常数a=4.086A 最大间隙半径R’=（a-2R ）/2=0.598A 4、碳在r-Fe （fcc ）中的最大固溶度为2.11﹪(重量百分数),已知碳占据r-Fe 中的八面体间隙,试计算出八面体间隙被C 原子占据的百分数。 在fcc 晶格的铁中，铁原子和八面体间隙比为1：1，铁的原子量为55.85，碳的原子量为12.01 所以（2.11×12.01）/(97.89×55.85)＝0.1002 即碳占据八面体的10％。
5、由纤维和树脂组成的纤维增强复合材料，设纤维直径的尺寸是相同的。请由计算最密堆棒的堆垛因子来确定能放入复合材料的纤维的最大体积分数。 见下图，纤维的最密堆积的圆棒，取一最小的单元，得，单元内包含一个圆（纤维）的面积。 2 0.9064==。 即纤维的最大体积分数为90.64％。 6、假设你发现一种材料，它们密排面以ABAC 重复堆垛。这种发现有意义吗？你能否计算这种新材料的原子堆垛因子? fcc 和hcp 密排面的堆积顺序分别是ABCABC……和ABAB…,如果发现存在ABACABAC……堆积的晶体，那应该是一种新的结构，而堆积因子和fcc 和hcp 一样，为0.74。 7.在FCC 、HCP 和BCC 中最高密度面是哪些面？在这些面上哪些方向是最高密度方向？ 密排面密排方向 FCC{111)}<110> HCP(0001)(1120) BCC{110)}<111> 8.在铁中加入碳形成钢。BCC 结构的铁称铁素体，在912℃以下是稳定的，在这温度以上变成FCC 结构，称之为奥氏体。你预期哪一种结构能溶解更多碳?对你的答案作出解释。 奥氏体比铁素体的溶碳量更大，原因是1、奥氏体为FCC 结构，碳处于八面体间隙中，间隙尺寸大（0.414R ）。而铁素体为BCC 结构，间隙尺寸小，四面体间隙0.291R ，八面体间隙0.225R ；2、FCC 的间隙是对称的，BCC 的间隙是非对称的，非对称的2
UNIT 1 一、材料根深蒂固于我们生活的程度可能远远的超过了我们的想象，交通、装修、制衣、通信、娱乐（recreation）和食品生产，事实上（virtually），我们生活中的方方面面或多或少受到了材料的影响。历史上，社会的发展和进步和生产材料的能力以及操纵材料来实现他们的需求密切（intimately）相关，事实上，早期的文明就是通过材料发展的能力来命名的（石器时代、青铜时代、铁器时代）。 二、早期的人类仅仅使用（access）了非常有限数量的材料，比如自然的石头、木头、粘土（clay）、兽皮等等。随着时间的发展，通过使用技术来生产获得的材料比自然的材料具有更加优秀的性能。这些性材料包括了陶瓷（pottery）以及各种各样的金属，而且他们还发现通过添加其他物质和改变加热温度可以改变材料的性能。此时，材料的应用（utilization）完全就是一个选择的过程，也就是说，在一系列有限的材料中，根据材料的优点来选择最合适的材料，直到最近的时间内，科学家才理解了材料的基本结构以及它们的性能的关系。在过去的100年间对这些知识的获得，使对材料性质的研究变得非常时髦起来。因此，为了满足我们现代而且复杂的社会，成千上万具有不同性质的材料被研发出来，包括了金属、塑料、玻璃和纤维。 三、由于很多新的技术的发展，使我们获得了合适的材料并且使得我们的存在变得更为舒适。对一种材料性质的理解的进步往往是技术的发展的先兆，例如：如果没有合适并且没有不昂贵的钢材，或者没有其他可以替代（substitute）的东西，汽车就不可能被生产，在现代、复杂的（sophisticated）电子设备依赖于半导体（semiconducting）材料 四、有时，将材料科学与工程划分为材料科学和材料工程这两个副学科
材料科学与工程基础”考试试题–英文原版教材班 （注：第1、2、3题为必做题；第4、5、6、7题为选择题，必须二选一。共100分） 1. Glossary (2 points for each) 1) crystal structure: The arrangement of the atoms in a material into a repeatable lattice. 2) basis (or motif): A group of atoms associated with a lattice. 3) packing fractor: The fraction of space in a unit cell occupied by atoms. 4) slip system: The combination of the slip plane and the slip direction. 5) critical size: The minimum size that must be formed by atoms clustering together in the liquid before the solid particle is stable and begins to grow. 6) homogeneous nucleation: Formation of a critically sized solid from the liquid by the clustering together of a large number of atoms at a high undercooling (without an external interface). 7) coherent precipitate:A precipitate whose crystal structure and atomic arrangement have a continuous relationship with matrix from which precipitate is formed. 8) precipitation hardening: A strengthening mechanism that relies on a sequence of solid state phase transformations in a dispersion of ultrafine precipitates of a 2nd phase. This is same as age hardening. It is a form of dispersion strengthening. 9) diffusion coefficient: A temperature-dependent coefficient related to the rate at which atom, ion, or other species diffusion. The DC depends on temperature, the composition and microstructure of the host material and also concentration of the diffusion species. 10) uphill diffusion: A diffusion process in which species move from regions of lower concentration to that of higher concentration. 2. Determine the indices for the planes in the cubic unit cell shown in Figure 1. (5 points)
第一章 原子排列与晶体结构 1. [110]， (111)， ABCABC…， 0.74 ， 12 , 4 ， a r 42= ； [111]， (110) , 0.68 , 8 , 2 ， a r 43= ； ]0211[， (0001) ， ABAB ， 0.74 ， 12 ， 6 ， 2a r = 。 2. 0.01659nm 3 ， 4 ， 8 。 3. FCC ， BCC ，减少 ，降低 ，膨胀 ，收缩 。 4. 解答：见图1－1 5. 解答：设所决定的晶面为（hkl ），晶面指数与面上的直线[uvw]之间有hu+kv+lw=0，故有： h+k-l=0,2h-l=0。可以求得（hkl ）＝（112）。 6 解答：Pb 为fcc 结构，原子半径R 与点阵常数a 的关系为a r 42 = ，故可求得a ＝0.4949×10-6 mm 。则（100）平面的面积S ＝a 2 ＝ 0.244926011×0-12mm 2，每个（100）面上的原子个数为2。 所以1 mm 2上的原子个数 s n 1 = ＝4.08×10 12 。 第二章 合金相结构 一、 填空 1） 提高，降低，变差，变大。 2） （1）晶体结构；（2）元素之间电负性差；（3）电子浓度 ；（4）元素之间尺寸差别 3） 存在溶质原子偏聚 和短程有序 。 4） 置换固溶体 和间隙固溶体 。 5） 提高 ，降低 ，降低 。 6） 溶质原子溶入点阵原子溶入溶剂点阵间隙中形成的固溶体，非金属原子与金属原子半径的比值大于0.59时形成的复杂结构的化合物。 二、 问答 1、 解答： α-Fe 为bcc 结构，致密度虽然较小，但是它的间隙数目多且分散，间隙半径很小，四面体间隙半径为0.291Ra ，即R ＝0.0361nm ，八面体间隙半径为0.154Ra ，即R ＝0.0191nm 。氢，氮，碳，硼由于与α-Fe 的尺寸差别较大，在α-Fe 中形成间隙固溶体，固溶度很小。α-Fe 的八面体间隙的[110]方向R=0.633 Ra ，间隙元素溶入时只引起一个方向上的点阵畸变，故多数处于α-Fe 的八面体间隙中心。B 原子较大，有时以置换方式溶入α-Fe 。 由于γ-Fe 为fcc 结构，间隙数目少，间隙半径大，四面体间隙半径为0.225 Ra ，即R ＝0.028nm ，八面体间隙半径为0.414 Ra ，即R ＝0.0522nm 。氢，氮，碳，硼在γ-Fe 中也是形成间隙固溶体，其固溶度大于在α-Fe 中的固溶度，氢，氮，碳，硼处于γ-Fe 的八面体间隙中心。 2、简答：异类原子之间的结合力大于同类原子之间结合力；合金成分符合一定化学式；低于临界温度（有序化温度）。 第三章 纯金属的凝固 1. 填空 1. 结构和能量。 2 表面，体积自由能 , T L T r m m ?-= σ2， ()2 2 3316T L T G m m k ??=?σπ。 3 晶核长大时固液界面的过冷度。 4 减少，越大，细小。 5. 快速冷却。 二、 问答 1 解答： 凝固的基本过程为形核和长大，形核需要能量和结构条件，形核和长大需要过冷度。细化晶粒的基本途径可以通过加大过冷度，加入形核剂，振动或搅拌。 2 解答： 根据金属结晶过程的形核和长大理论以及铸锭的散热过程，可以得出通常铸锭组织的特点为最外层为细小等轴晶，靠内为柱状晶，最内层为粗大等轴晶。 3 解答： 液态金属结晶时，均匀形核时临界晶核半径r K 与过冷度?T 关系为 T L T r m m ?-= σ2，临界形核功?G K 等于 ()22 3316T L T G m m k ?? =?σπ。异质形核时固相质点可作为晶核长大，其临界形核功较小， ()k m m k G T L T G ?+-=??+-=?4cos cos 323164cos cos 3232 2 33* θθσπθθ，θ为液相与非均匀形核核 心的润湿角。 形核率与过冷度的关系为： ]exp[）（ kT G kT G C N k A ?+?-=，其中N 为形核率，C 为常数，ΔG A 、ΔG k 分别表示形核时原子 扩散激活能和临界形核功。在通常工业凝固条件下形核率随过冷度增大而增大。