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《材料科学基础》教学教案导论一、材料科学的重要地位生产力发展水平，时代发展的标志二、各种材料概况金属材料陶瓷材料高分子材料电子材料、光电子材料和超导材料三、材料性能与内部结构的关系原子结构、结合键、原子的排列方式、显微组织四、材料的制备与加工工艺对性能的影响五、材料科学的意义第一章材料结构的基本知识§1-1 原子结构一、原子的电子排列泡利不相容原理最低能量原理二、元素周期表及性能的周期性变化§1-2 原子结合键一、一次键1．离子键2．共价键3．金属键二、二次键1．范德瓦尔斯键2．氢键三、混合键四、结合键的本质及原子间距双原子模型五、结合键与性能§1-3 原子排列方式一、晶体与非晶体二、原子排列的研究方法§1-4 晶体材料的组织一、组织的显示与观察二、单相组织等轴晶、柱状晶三、多相组织§1-5 材料的稳态结构与亚稳态结构稳态结构亚稳态结构阿累尼乌斯方程第二章材料中的晶体结构§ 2-1 晶体学基础一、空间点阵和晶胞空间点阵，阵点（结点）晶格、晶胞坐标系二、晶系和布拉菲点阵7 个晶系14 个布拉菲点阵表2-1三、晶向指数和晶面指数1．晶向指数确定方法，指数含义，负方向，晶向族2．晶面指数确定方法，指数含义，负方向，晶向族3．六方晶系的晶向指数和晶面指数确定方法，换算4．晶面间距密排面间距大5．晶带相交和平行于某一晶向直线的所有晶面的组合晶带定律：hu+kv+lw=0• 晶向指数和晶面指数确定练习，例题§2-2 纯金属的晶体结构一、典型金属晶体结构体心立方bcc面心立方fcc密排六方hcp1．原子的堆垛方式面心立方：ABCABCAB—C—密排六方：ABABA—B —2．点阵常数3．晶胞中的原子数4．配位数和致密度晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数晶体结构中原子体积占总体积的百分数5．晶体结构中的间隙四面体间隙，八面体间隙二、多晶型性:-Fe, :-Fe, :-Fe例：碳在:-Fe中比在-Fe中溶解度大三、晶体结构中的原子半径1温度与压力的影响2.结合键的影响3.配位数的影响§ 2-3离子晶体的结构一、离子晶体的主要特点正、负离子二、离子半径、配位数和离子的堆积1.离子半径2.配位数表2-63.离子的堆积三、离子晶体的结构规则1.负离子配位多面体规则一鲍林第一规则配位多面体是离子晶体的真正结构基元2.电价规则一鲍林第二规则3.负离子多面体共用点、棱与面的规则一鲍林第三规则四、典型离子晶体的结构6 种§ 2-4共价晶体的结构一、共价晶体的主要特点原子晶体二、典型共价晶体的结构第三章晶体缺陷点缺陷、线缺陷、面缺陷§3-1 点缺陷一、点缺陷的类型空位、间隙原子Schottky, Frenkel 缺陷晶个畸变二、点缺陷的产生1．平衡点缺陷及其浓度2．过饱和点缺陷的产生高温淬火、辐照、冷加工3．点缺陷与材料行为扩散物理性能：电阻，密度减小体积增加力学性能：蠕变，强度，脆性§3-2 位错的基本概念一、位错与塑性变形实际屈服强度远低于刚性滑移模型得到的G/30.50 年代中期证实位错的存在二、晶体中位错模型及位错易动性1．刃型位错2．螺型位错3．混合型位错4．位错的易动性图4-12三、柏氏矢量1．确定方法2．柏氏矢量的意义原子畸变程度已滑移区与未滑移区的边界滑移矢量位错线的性质3．柏氏矢量的表示方法练习四、位错的运动1．位错的滑移外加切应力方向、晶体滑移方向、位错线运动方向与柏氏矢量之间关系图4-18 、4-19 、4-20 ，表4-12．位错的攀移通过扩散实现割阶的产生正应力影响3．作用在位错上的力F d二：b五、位错密度=SN:二n/A六、位错的观察图4-24 , 4-25§ 3-3位错的能量及交互作用一、位错的应变能U= :Gb二、位错的线张力图4-30：=Gb/(2R)三、位错的应力场及与其它缺陷的交互作用1位错的应力场螺位错：纯剪切刃位错：正应力为主2.位错与点缺陷的交互作用溶质原子形成的应力场与位错应力场可发生交互作用。
《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。
材料科学基础教案教学资料一、教学目标1.了解材料科学基础的概念和发展历史；2.掌握材料结构与性质之间的关系；3.了解材料的功能和分类；4.了解常用的材料制备方法；5.培养学生的科学实验能力和创新意识。
二、教学内容1.材料科学基础的概念和发展历史（1）材料科学基础的概念（2）材料科学基础的研究内容（3）材料科学基础的发展历史2.材料结构与性质的关系（1）晶体结构与材料性质（2）非晶态结构与材料性质（3）晶体缺陷与材料性质3.材料的功能和分类（1）机械性能（2）热性能（3）光学性能（4）电磁性能（5）材料分类4.常用的材料制备方法（1）粉末冶金法（2）溶液法（3）气相法（4）涂覆法（5）薄膜制备方法5.科学实验和创新意识（1）开展相关实验：材料性质测试、材料制备等（2）培养学生的科学实验能力（3）鼓励学生进行材料科学的创新研究三、教学方法1.讲授法：通过课堂讲解，向学生传授材料科学基础的知识。
2.实验教学法：引导学生开展相关实验，探索材料的性质和制备方法。
3.讨论交流法：组织学生小组讨论，进行学习心得的交流和分享。
4.案例分析法：通过案例分析，激发学生的学习兴趣，提高解决问题的能力。
四、教学评价1.考试评价：设置选择题、判断题、填空题等形式的考试题，评价学生对材料科学基础知识的理解和掌握程度。
2.实验报告评价：评价学生在开展实验过程中的实验设计、数据处理和结论总结的能力。
3.讨论表现评价：评价学生在讨论交流中的表现，包括思考问题的深度和表达观点的能力。
五、教学资料教材：《材料科学基础》参考书目：《材料科学导论》、《材料科学基础概论》实验资料：相关实验操作指导书、实验数据处理和分析指导手册案例分析：相关材料科学的案例分析材料六、教学进度安排1.第一节课：材料科学基础的概念和发展历史（学时：2小时）2.第二节课：材料结构与性质的关系（学时：2小时）3.第三节课：材料的功能和分类（学时：2小时）4.第四节课：常用的材料制备方法（学时：2小时）5.第五节课：科学实验和创新意识（学时：2小时）七、教学备注本教案以材料科学基础为主题，通过讲授、实验、讨论等多种教学方法，旨在培养学生对材料科学基础知识的理解和掌握能力，为学生进一步学习和研究材料科学提供基础。
《材料科学基础》教学教案要点第一篇：《材料科学基础》教学教案要点《材料科学基础》教学教案导论一、材料科学的重要地位生产力发展水平，时代发展的标志二、各种材料概况金属材料陶瓷材料高分子材料电子材料、光电子材料和超导材料三、材料性能与内部结构的关系原子结构、结合键、原子的排列方式、显微组织四、材料的制备与加工工艺对性能的影响五、材料科学的意义 1第一章材料结构的基本知识§1-1 原子结构一、原子的电子排列泡利不相容原理最低能量原理二、元素周期表及性能的周期性变化§1-2 原子结合键一、一次键 1．离子键 2．共价键 3．金属键二、二次键 1．范德瓦尔斯键 2．氢键三、混合键四、结合键的本质及原子间距双原子模型五、结合键与性能§1-3 原子排列方式一、晶体与非晶体二、原子排列的研究方法§1-4 晶体材料的组织一、组织的显示与观察二、单相组织等轴晶、柱状晶三、多相组织§1-5 材料的稳态结构与亚稳态结构稳态结构亚稳态结构阿累尼乌斯方程第二章材料中的晶体结构§2-1 晶体学基础一、空间点阵和晶胞空间点阵，阵点（结点）晶格、晶胞坐标系二、晶系和布拉菲点阵 7个晶系 14个布拉菲点阵表2-1三、晶向指数和晶面指数 1．晶向指数确定方法，指数含义，负方向，晶向族 2．晶面指数确定方法，指数含义，负方向，晶向族3．六方晶系的晶向指数和晶面指数确定方法，换算 4．晶面间距密排面间距大 5．晶带相交和平行于某一晶向直线的所有晶面的组合晶带定律：hu+kv+lw=0● 晶向指数和晶面指数确定练习，例题§2-2 纯金属的晶体结构一、典型金属晶体结构体心立方bcc 面心立方fcc 密排六方hcp 1．原子的堆垛方式面心立方：ABCABCABC——密排六方：ABABAB——2．点阵常数 3．晶胞中的原子数 4．配位数和致密度晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数晶体结构中原子体积占总体积的百分数 5．晶体结构中的间隙四面体间隙，八面体间隙二、多晶型性α-Fe, γ-Fe, δ-Fe 例：碳在γ-Fe 中比在α-Fe中溶解度大三、晶体结构中的原子半径 1．温度与压力的影响 2．结合键的影响 3．配位数的影响§2-3 离子晶体的结构一、离子晶体的主要特点正、负离子二、离子半径、配位数和离子的堆积 1．离子半径 2．配位数表2-6 3．离子的堆积三、离子晶体的结构规则1．负离子配位多面体规则—鲍林第一规则配位多面体是离子晶体的真正结构基元 2．电价规则—鲍林第二规则3．负离子多面体共用点、棱与面的规则—鲍林第三规则四、典型离子晶体的结构 6种§2-4 共价晶体的结构一、共价晶体的主要特点原子晶体二、典型共价晶体的结构第三章晶体缺陷点缺陷、线缺陷、面缺陷§3-1 点缺陷一、点缺陷的类型空位、间隙原子Schottky, Frenkel 缺陷晶个畸变二、点缺陷的产生1．平衡点缺陷及其浓度neN=C-ue=AexpkT 2．过饱和点缺陷的产生高温淬火、辐照、冷加工 3．点缺陷与材料行为扩散物理性能：电阻，密度减小体积增加力学性能：蠕变，强度，脆性§3-2 位错的基本概念一、位错与塑性变形实际屈服强度远低于刚性滑移模型得到的G/30.50年代中期证实位错的存在二、晶体中位错模型及位错易动性1．刃型位错2．螺型位错3．混合型位错 4．位错的易动性图4-12三、柏氏矢量 1．确定方法 2．柏氏矢量的意义原子畸变程度已滑移区与未滑移区的边界滑移矢量位错线的性质 3．柏氏矢量的表示方法练习四、位错的运动 1．位错的滑移外加切应力方向、晶体滑移方向、位错线运动方向与柏氏矢量之间关系图4-18、4-19、4-20，表4-1 2．位错的攀移通过扩散实现割阶的产生正应力影响 3．作用在位错上的力 Fd=τb Fd=σb五、位错密度ρ=S/V ρ=n/A六、位错的观察图4-24，4-25§3-3 位错的能量及交互作用一、位错的应变能 U=αGb2二、位错的线张力图4-30 τ=Gb/(2R)三、位错的应力场及与其它缺陷的交互作用 1．位错的应力场螺位错：纯剪切刃位错：正应力为主 2．位错与点缺陷的交互作用溶质原子形成的应力场与位错应力场可发生交互作用。
《材料科学基础教案》PPT课件第一章：材料科学导论1.1 材料科学的定义和发展历程1.2 材料的分类和特性1.3 材料科学的研究内容和方法1.4 材料科学在工程中的应用第二章：材料的力学性能2.1 弹性、塑性和脆性2.2 材料的强度、硬度和韧性2.3 材料的热膨胀和导热性2.4 材料的疲劳和腐蚀性能第三章：材料的结构3.1 原子结构与元素的电子配置3.2 金属晶体结构3.3 非金属晶体结构3.4 材料的微观结构与宏观性能的关系第四章：材料的热处理和加工4.1 材料的热处理工艺和性能4.2 金属的铸造、焊接和热轧4.3 非金属材料的加工方法4.4 新型材料的加工技术和应用第五章：材料的选择与应用5.1 材料的选用原则和标准5.2 工程常用金属材料的选择与应用5.3 常用非金属材料的选择与应用5.4 新型材料在工程中的应用案例分析第六章：金属的腐蚀与防护6.1 金属腐蚀的基本类型和机理6.2 金属腐蚀的影响因素6.3 金属的腐蚀防护方法6.4 实例分析：金属腐蚀与防护的应用第七章：陶瓷材料7.1 陶瓷材料的定义和特性7.2 陶瓷材料的制备方法7.3 陶瓷材料的分类与应用7.4 先进陶瓷材料的最新发展第八章：高分子材料8.1 高分子材料的定义和结构8.2 高分子材料的制备方法8.3 高分子材料的性能与应用8.4 生物基高分子材料和可持续发展的关系第九章：复合材料9.1 复合材料的定义和特点9.2 复合材料的制备方法9.3 常见复合材料的类型与应用9.4 复合材料在航空航天和汽车工业中的应用第十章：纳米材料10.1 纳米材料的定义和特性10.2 纳米材料的制备方法10.3 纳米材料的应用领域10.4 纳米材料的发展趋势和挑战重点和难点解析重点一：材料科学的定义和发展历程解析：理解材料科学的定义是掌握整个学科的基础，对材料科学的发展历程有一个全面的了解，能够帮助我们更好地理解其在不同历史阶段的重要性。
重点二：材料的分类和特性解析：材料的分类是理解不同材料性质的基础，而特性则是材料应用的关键。
