材料科学基础2--前言

材料科学基础教案引言材料科学是一门研究物质的性质、结构和性能的学科，它在现代科技和工程领域中起着至关重要的作用。

本教案旨在通过系统的教学内容和灵活的教学方法，帮助学生全面了解材料科学的基础知识和理论，并培养学生的实践能力和创新思维。

第一部分：材料科学概述1. 材料科学的定义与发展历程（500字）在这个小节中，我们将介绍材料科学的定义和发展历程。

从古代人类使用石器、金属器具到现代高科技材料的出现，我们将探讨材料科学的重要性和应用领域。

2. 材料科学的分类与特点（500字）这一小节将介绍材料科学的分类和特点。

我们将讨论材料的结构、性质和性能，以及不同材料在不同条件下的应用。

通过对材料的分类和特点的了解，学生将能够更好地理解材料科学的基础概念。

第二部分：材料的结构与性质1. 原子结构与晶体结构（2000字）这一小节将深入探讨材料的原子结构和晶体结构。

我们将介绍原子和分子的基本概念，以及晶体的形成和结构。

通过对原子结构和晶体结构的学习，学生将能够理解材料的微观结构对其性质和性能的影响。

2. 材料的力学性能（2000字）在这个小节中，我们将讨论材料的力学性能，包括弹性、塑性、硬度等。

我们将介绍不同材料的力学行为和力学测试方法，并探讨力学性能与材料结构之间的关系。

第三部分：材料的性能与应用1. 材料的导电性与磁性（2000字）这一小节将重点介绍材料的导电性和磁性。

我们将讨论导电材料和磁性材料的基本原理和应用，以及不同材料之间的导电性和磁性差异。

2. 材料的光学性能与光电子器件（2000字）在这个小节中，我们将讨论材料的光学性能和光电子器件。

我们将介绍不同材料的光学性质和光电子器件的工作原理，以及它们在通信、显示和光伏等领域的应用。

结论通过本教案的学习，学生将能够全面了解材料科学的基础知识和理论，并掌握材料的结构、性质和性能的分析方法。

同时，学生将培养实践能力和创新思维，为将来在材料科学领域的研究和应用打下坚实的基础。

848材料科学基础大纲目录1.引言2.第一章：材料科学概述-2.1材料的定义-2.2材料科学的研究内容3.第二章：晶体学基础-3.1晶体结构与晶体学-3.2晶体的多晶性与多晶材料4.第三章：晶界与位错-4.1晶界-4.2位错5.第四章：金属材料与合金-5.1金属晶体结构与性质-5.2金属合金的组织与性能6.第五章：陶瓷材料-6.1陶瓷材料的分类与特点-6.2陶瓷的合成与加工7.第六章：高分子材料-7.1高分子聚合物的基本概念与分类-7.2高分子的合成与加工8.第七章：复合材料-8.1复合材料的概念与分类-8.2复合材料的制备与性能9.结论引言材料科学作为一门以研究材料结构、性质和功能为基础的学科，研究的对象包括金属、陶瓷、高分子材料等各类材料。

本大纲将按照材料科学的基础内容，对848材料科学基础进行系统的介绍和概述。

第一章：材料科学概述2.1材料的定义材料是指构成物体的各种物质，包括晶体、非晶态、复合材料等多种形态。

材料的组成、结构和性质之间存在着密切的联系。

2.2材料科学的研究内容材料科学的研究内容主要包括材料结构、材料性能以及材料的制备与加工等方面。

通过对材料的研究和探究，可以深入了解材料的宏观和微观特性，为材料的应用提供基础和参考。

第二章：晶体学基础3.1晶体结构与晶体学晶体是具有长程有序结构的固体材料，晶体的结构决定了材料的性质和特点。

晶体学是研究晶体结构与性质的学科，通过对晶体结构的分析和研究，揭示了材料内部的微观世界。

3.2晶体的多晶性与多晶材料多晶材料是由多个晶粒组成的材料，晶粒之间存在着晶界。

晶界对材料的性能和力学行为有着重要的影响，多晶材料的研究对于材料的优化和改进具有重要意义。

第三章：晶界与位错4.1晶界晶界是晶体内部不同晶粒的交界面，晶界的存在对材料的性能和特性有着重要的影响。

通过研究晶界的结构和性质，可以了解晶界对材料性能的影响机制，并提出相应的改进策略。

4.2位错位错是晶体中的缺陷，是晶体结构的局部畸变。

材料科学基础课程教学大纲课程名称：材料科学基础课程编号：16118545学时/学分：80/5.0开课学期：4适用专业：材料科学与工程课程类型：学科与专业基础必修课一、课程说明本课程是材料科学与工程专业的一门学科与专业基础必修课程，主要面向金属及功能材与建筑材料两个方向。

该课程系统、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等，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，训练学生用所学理论分析实际问题的方法和思路，为后续专业课学习打下牢固的基础。

二、课程对毕业要求的支撑毕业要求1工程知识：具有数学、自然科学、工程基础和材料专业知识，并能够将其应用于解决本专业的复杂工程问题。

指标点： 1.5掌握材料制备、生产、应用的基本原理和相关知识，并结合数学、自然科学、工程基础知识，用于解决本专业的复杂工程问题。

毕业要求2问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析材料复杂工程问题，以获得有效结论。

指标点： 2.2能够应用物理、化学知识对材料的组成、结构、物相、性能以及相互关系进行识别、表达和分析，并获得有效结论。

4.研究：掌握材料结构和性能的分析方法、实验设计和材料的制备与加工工艺，具备设计和开展实验的能力，并能对实验结果进行有效分析并得到合理有效的结论。

指标点 4.1掌握材料制备与加工的方法和相关设备，能够根据材料研究的需求选择不同设备、工艺条件、操作过程，并能对结果进行分析，得到合理有效的结论。

三、课程的教学目标：1．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；2．具有应用所学的知识，分析、解决材料研究、开发和使用中实际问题的能力。

3．初步掌握材料科学研究的思路和方法，为后续课程学习和进一步深造奠定理论基础。

《材料科学基础2》课程简介课程编号：02024036课程名称：材料科学基础2 ［5E］ /Fundamentals of MaterialsScience 2学分：2. 5学时：40适用专业：无机非金属材料建议修读学期：第5学期先修课程：物理化学，材料科学基础1 ［无］考核方式与成绩评定标准：闭卷考试教材与主要参考书目：Ll］无机材料学基础，张其土，华东理工大学出版社［2］无机材料科学基础，陆佩文，武汉理工大学出版社［3］材料科学基础，张联盟，武汉理工大学出版社内容概述：本课程是无机非金属材料工程专业本科生的重要专业基础课，是一门理论性很强、涉及面广的课程，是本专业的专业课开设前所必须学的课程。

本课程是使学生掌握材料的组成、结构与性能之间的相互关系和变化规律，掌握材料的结构、物性和化学反应的规律及其相互的联系，为今后从事夏杂的技术工作和开发新型材料打下良好的基础。

The course of fUndamentals of materials science, which is highly theoretical, and almost involves all the sides of materials science, is an important fundamental one for the students majoring in inorganic materials science and engineering. Thus it is set to be taught before other specialized courses. It aims at allowing the students to master the relations between materials compositions, structures and properties, and to establish a good theoretical base for the research and development of new materials in the future.《材料科学基础2》［无］教学大纲课程编号：02024036课程名称：材料科学基础2 /Fundamentals of Materials Science 2学分：2. 5学时：40适用专业：无机非金属材料建议修读学期：第5学期先修课程：物理化学，材料科学基础1 ［无］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(建材方向、陶瓷与耐火材料方向)本科生的重要专业基础课，是一门理论性很强、涉及面广的课程，是本专业的专业课开设前所必须学的课程。

材料科学基础教学大纲课程号：课程名称：材料科学基础II 学分：4英文名称：Fundamentals of Materials Science （II）周学时： 4预修课程：《材料科学基础I》面向对象：材料科学与工程专业本科生一、课程介绍（100-150字）（一）中文简介《材料科学基础II》是《材料科学基础I》与材料科学后续专业课程的连接纽带，是材料系学生学习其它材料科学与工程相关专业课的基础，内容主要包括固态扩散、相图、固相反应、陶瓷烧结过程、熔融态与玻璃态、金属的凝固与结晶、固态相变过程等。

（二）英文简介This course provides fundamental knowleges for more specified courses related to materials science and engineering. The major contents are as follows: solid diffusion, phase diagrams, solid state reaction, sintering process of ceramics, molten and glassy states, solidification and crystallization of metals, and solid state phase transformations.二、教学目标（一）学习目标《材料科学基础II》课程教学的基本目的是在学生学完《材料科学基础I》课程之后，通过本课程的学习，进一步掌握材料研究与制备过程中所涉及的基础理论问题，如相平衡与相变过程、材料不同尺度范围内的本征结构、晶体组织、几何形态及表观性能，材料微观行为与宏观表现的有机联系，具有不同化学成分、加工过程、组织结构及宏观性能材料的物理本质、材料制备过程中的固相反应和烧结过程等。

学完本课程后，学生应掌握固态扩散基础知识；各类相图的判读以及在实际过程中的应用；理解固相反应、陶瓷烧结过程的实质和控制条件以及相关的动力学关系；掌握玻璃制备过程中的熔融态结构与性质以及玻璃形成过程与结构;掌握金属凝固和结晶基本过程以及成分分布、组织结构调控；掌握材料固态相变，特别是钢的奥氏体化、珠光体相变、马氏体相变、贝氏体相变、脱溶与时效、调幅分解等基础知识。

《材料科学基础2 ［料］》课程简介课程编号：02034019课程名称：材料科学基础B2∕Fundamental of Material Science B2学分：3学时：48适用专业：材料科学与工程建议修读学期：5先修课程：物理化学，材料科学基础1考核方式与成绩评定标准：课程考核成绩采用平时成绩+期终考试成绩相结合的方式，平时成绩占课程考核成绩的20%,平时成绩考核采用考勤、作业和课堂提问相结合的方式；期终考试成绩占课程考核成绩的80%教材与主要参考书目：【教材】材料科学基础（第三版），胡廉祥、蔡南、戎咏华，上海交通大学出版社，2010 【参考书目】1.材料科学基础，余永宁，高等教育出版社，20062.材料科学基础，潘金生，清华大学出版社，20113. Fundamentals of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach, William D. Callister, David G. Rethwisch, 2012 内容概述：材料科学基础2的课程教学内容主要为材料的形变和再结晶，单组元相图及纯金属的凝固，二元相图，三元相图以及材料的亚稳态和功能特性等。

通过本课程的学习，可使学生掌握固体材料变形的基本方式、金属及合金强化机理；掌握结晶的基本过程、热力学条件、形核及长大规律、凝固理论的应用；掌握相图的基本知识，二元相图的基本类型，分析与使用方法，熟练应用铁碳相图；掌握三元相图类型、分析方法、等温截面、变温截面等。

为后续专业课的学习打下牢固的基础。

The contents of Fundamental of Material Science 2are the deformation and recrystallization of materials, single phase diagram and pure metals solidification, two phases diagram, three phases diagram, the metastable phase and functional characteristics of materials, etc. By studying of this course, the students can master the basic deformation methods of materials, the strengthening mechanism of metals and alloys, the basic processing of crystallization, thermodynamic of crystallization, nucleation and growth of crystal, the application of solidification theory, the basicknowledge of phase diagram, the basic types of two phases diagram, the application of Fe-C phase diagram, the analysis of three phases diagram, isothermal section and variable section. This course lays a solid foundation for the following courses.《材料科学基础2［料］》教学大纲课程编号：02034019课程名称：材料科学基础B2∕Fundamental of Material Science B2学分：3学时：48适用专业：材料科学与工程建议修读学期：5先修课程：物理化学，材料科学基础1一、课程性质、目的与任务【课程性质】本课程是材料科学与工程专业的主要专业基础课之一。

材料科学基础第二版材料科学是一门研究材料的性质、结构、制备和应用的学科，它涉及到物质的基本特性和相互作用，对于现代工业和科技的发展起着至关重要的作用。

本书《材料科学基础第二版》旨在系统介绍材料科学的基本理论和知识，帮助读者全面了解材料科学的基本概念和原理，为相关专业的学生和科研人员提供一本全面而深入的参考书籍。

第一章从材料科学的基本概念和发展历程入手，介绍了材料科学的研究对象、基本特征以及其在工程技术中的应用。

通过对材料科学的起源和发展进行梳理，读者可以更好地理解材料科学的学科内涵和研究意义。

第二章主要介绍了材料的结构与性能。

材料的性能直接受其结构的影响，因此了解材料的结构对于预测和改善材料的性能至关重要。

本章详细介绍了晶体结构、非晶态结构以及材料的力学性能、热学性能等方面的知识，为读者提供了全面的材料结构与性能的基础知识。

第三章涉及了材料的制备与加工技术。

材料的制备和加工是材料科学的重要内容之一，它直接影响着材料的性能和应用。

本章主要介绍了材料的制备方法、加工工艺以及相关的材料表征技术，为读者提供了全面了解材料制备与加工技术的知识基础。

第四章讨论了材料的性能测试与评价。

材料的性能测试是材料科学研究的重要手段，通过对材料性能的测试和评价，可以全面了解材料的特性和应用潜力。

本章详细介绍了材料性能测试的方法、技术以及测试结果的分析与评价，为读者提供了全面了解材料性能测试与评价的知识基础。

第五章介绍了材料的应用与发展。

材料的应用是材料科学研究的最终目的，本章主要介绍了材料在工程技术、电子材料、光学材料、生物材料等方面的应用，并展望了材料科学的未来发展方向。

通过对材料科学基础的系统介绍，本书旨在帮助读者全面了解材料科学的基本理论和知识，为相关专业的学生和科研人员提供一本全面而深入的参考书籍。

希望本书能够成为读者学习和研究材料科学的重要工具，为材料科学的发展做出贡献。

第1章材料引言1.1复习笔记一、材料类型材料按其化学作用（或基本组成）分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料（聚合物）和复合材料四大类。

1.金属材料（1）金属材料的定义金属材料是指由元素周期表中的金属元素组成的材料。

（2）金属材料的分类① 单质单质是指由一种金属元素构成的纯金属。

② 合金合金是指由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素形成的具有金属特性的新物质。

a.一次固溶体一次固溶体，又称端际固溶体，是指当合金的晶体结构保持溶剂组元，同时将外来组元引入晶体结构，占据主晶相质点位置一部分或间隙位置一部分后仍保持一个晶相的合金。

b.金属间化合物金属间化合物是指金属元素与其他金属元素或非金属元素之间形成的合金。

2.无机非金属材料（1）无机非金属材料的定义无机非金属材料是指由硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐等原料和（或）氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、卤化物等原料经一定的工艺制备而成的材料，是除金属材料、高分子材料以外所有材料的总称。

（2）无机非金属材料的分类① 传统无机非金属材料传统无机非金属材料是指由SiO2及硅酸盐化合物为主要成分制成的材料，包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。

② 新型无机非金属材料新型无机非金属材料是指用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料，主要包括先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。

3.有机高分子材料（聚合物）（1）高聚物的定义高聚物是指由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物。

（2）高聚物的分类① 按材料的来源分为天然高分子材料和合成高分子材料。

② 按性能和用途分为橡胶、纤维、塑料和胶粘剂等。

4.复合材料复合材料的分类（1）按基体材料分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥、混凝土基复合材料、塑料基复合材料、橡胶基复合材料等。

（2）按增强剂形状分为粒子、纤维及层状复合材料。