《材料科学基础A》课程教学大纲(2016)版

《材料科学基础》课程教学大纲课程编号：08061211课程名称：材料科学基础英文名称：Fundamental of Materials Science课程类型：学科基础课课程要求：必修学时／学分：88／5.5 （讲课学时：80 实验学时：8 上机学时：0）适用专业：材料成型与控制工程；焊接技术及工程；金属材料工程；无机非金属材料工程一、课程性质与任务《材料科学基础》是材料科学与工程学院各专业学生学习和掌握材料的成分、组织结构与性能间的关系及其变化规律，特别是固体材料的结构、晶体缺陷、平衡相图、凝固和原子扩散过程诸方面的基本概念和基础理论，以及有关的加工工艺对材料的组织结构和性能的影响规律的学科基础课，也是学生将来学习专业课程的理论基础。

本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本规律等方面的讲解；在培养实践能力方面着重试样的选取与制备及显微组织的观察等基本方法的训练，使学生熟悉材料科学的相关基础知识，为后续专业课程的学习以及将来解决材料的生产、加工等问题和探索新材料、新技术、新工艺打下比较系统而坚实的理论基础。

二、 课程与其他课程的联系选修课：大学物理，材料物理化学本课程是在学习了大学物理、材料物理化学等课程后方能学习本课程；该课程也是学习后续专业课程的理论基础。

通过该课程的学习，使学生掌握材料的成分、组织结构与性能间的关系及其变化规律，从而为进一步深入学习材料科学与工程学院各专业的专业课程奠定基础，并且理论结合实践，使其有机的结合起来，形成一个完整的系统的专业学科基础理论体系。

三、课程教学目标1．学习并掌握常见的晶体结构与材料的相结构、晶体缺陷及固态材料中的原子扩散、材料的凝固、二元相图及塑性变形等基本知识，使学生在材料方面具有扎实的基础理论知识，了解并掌握金属材料产品由不同工艺形成的组织特征，具有开发和选用新材料的能力和工程实际应用的能力；（支撑毕业能力要求1.1、1.2）2．培养学生的工程实践学习能力，使学生掌握观察材料显微组织的实验方法，获得实验技能的基本训练，具有查阅有关技术资料的能力；（支撑能力毕业要求2.1、2.3）3．培养学生对金属材料的各类物理现象、特性进行研究并通过实验验证的能力。

《材料科学基础》教学大纲课程名称：材料科学基础课程类别：专业基础适用专业：材料化学考核方式：考试总学时、学分： 96 学时 6 学分一、课程教学目的材料科学基础是化学与材料科学学院各专业的一门主干必修基础课。

本课程把基础科学理论，特别是物理化学、无机化学等中的基本理论，具体应用到材料的制备、结构和性能研究上，成为介于基础科学和专业技术之间的一门重要的基础课程，在知识搭建中起着承前启后的作用。

通过教学使学生完整系统地了解材料的组成、结构、性质之间的相互关系以及在各种条件下的变化规律，掌握材料科学中的基本原理和实验方法，培养学生对一般材料科学问题的发现、分析和解决的能力。

二、课程教学要求课程要求同学全面掌握材料物理化学的理论基础和实验技能，为指导无机材料的生产和研制特定性能的无机非金属新材料提供理论依据和线索，并为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。

三、先修课程《物理化学》、《无机化学》。

四、课程教学重、难点重点：材料物理化学中的基本原理，材料的组成、结构、性质之间的相互关系，以及在各种条件下的变化规律。

难点：对一些现象机理的掌握及与实践的结合。

五、课程教学方法与教学手段课堂讲授和讨论相结合。

通过阅读主要参考书目、网上查询、资料整理和专题讨论，加深对该学科发展趋势和前沿动态的了解，掌握材料物理化学的基本原理、基本理论、基本方法。

通过本理论课和对应实验课的学习，巩固材料物理化学的基本原理、基本理论，掌握材料物理化学的基本实验技能，初步学会发现问题、分析问题和解决问题的能力。

六、课程教学内容第一章无机材料的化学键与电子结构（2学时）1．教学内容：(1)离子键与离子晶体的结合能；(2)共价键与分子轨道理论；(3)金属键与固体中电子的能带结构。

2．重、难点提示：(1) 重点：离子半径的含意；离子晶体结合能的计算；离子键、共价键、金属键的区别与联系。

(2) 难点：元素电离能与亲和能，固体中电子的能带结构。

第二章晶体结构与常见晶体结构类型（10学时）1．教学内容：(1)晶体的周期结构与点阵；(2)点阵宏观对称性与类型；(3)点阵结构的微观对称性；(4)元素晶体的常见晶体结构；(5)合金与金属间化合物常见晶体结构；(6)无机非金属化合物常见晶体结构。

《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》教学大纲一、课程基本信息课程名称：材料科学基础课程类别：专业基础课学分：＿____总学时：＿____适用专业：＿____先修课程：＿____后续课程：＿____二、课程性质与目标（一）课程性质《材料科学基础》是材料类专业的一门重要的学科基础课程，它是连接基础科学与工程应用的桥梁。

通过本课程的学习，学生将掌握材料科学的基本概念、基本理论和基本方法，为后续专业课程的学习和从事材料科学与工程领域的研究、开发和应用工作奠定坚实的基础。

（二）课程目标1、知识目标（1）掌握材料的晶体结构、晶体缺陷、相图、扩散、相变等基本概念和基本理论。

（2）熟悉材料的力学性能、物理性能、化学性能等与材料结构和组织的关系。

（3）了解材料科学领域的最新研究成果和发展动态。

2、能力目标（1）具备运用材料科学的基本理论分析和解决材料工程实际问题的能力。

（2）能够进行材料的成分设计、工艺设计和性能预测。

（3）具有查阅相关文献和资料，获取新知识和新信息的能力。

3、素质目标（1）培养学生的科学思维方法和创新意识。

（2）增强学生的工程意识和实践能力。

（3）提高学生的综合素质和社会责任感。

三、课程内容与要求（一）晶体结构1、晶体学基础（1）掌握晶体的基本概念，如空间点阵、晶胞、晶格常数等。

（2）熟悉晶体的对称性和晶体的分类。

2、金属的晶体结构（1）掌握常见金属的晶体结构类型，如体心立方、面心立方和密排六方结构。

（2）了解金属晶体中的原子堆垛方式和间隙类型。

3、离子晶体结构（1）掌握离子晶体的结构规则和典型离子晶体的结构。

（2）了解离子晶体的配位数和半径比规则。

4、共价晶体结构（1）掌握共价晶体的结构特点和典型共价晶体的结构。

（2）了解共价键的特性和共价晶体的性能。

（二）晶体缺陷1、点缺陷（1）掌握点缺陷的类型，如空位、间隙原子和杂质原子。

（2）熟悉点缺陷的形成能和平衡浓度的计算。

2、线缺陷（1）掌握位错的基本概念，如刃型位错、螺型位错和混合位错。

材料科学基础教学大纲一、课程概述《材料科学基础》是材料类专业的一门重要的学科基础课程，它是研究材料的成分、结构、性能与制备之间相互关系的学科。

通过本课程的学习，使学生掌握材料科学的基本概念、基本理论和基本方法，为后续的专业课程学习以及从事材料科学与工程领域的研究、开发和生产工作奠定坚实的基础。

二、课程目标1、知识目标掌握材料的晶体结构、晶体缺陷、相图、扩散、相变等基本概念和理论。

了解材料的力学性能、物理性能、化学性能等与材料结构和成分的关系。

熟悉材料的制备方法和加工工艺对材料性能的影响。

2、能力目标能够运用所学的理论知识分析和解决材料科学中的实际问题。

具备一定的实验设计和数据分析能力。

培养学生的创新思维和独立思考能力。

3、素质目标培养学生严谨的科学态度和实事求是的工作作风。

增强学生的团队合作意识和沟通能力。

激发学生对材料科学的兴趣和探索精神。

三、课程内容1、晶体结构晶体学基础：空间点阵、晶胞、晶系、布拉菲点阵等。

金属晶体结构：体心立方、面心立方、密排六方等结构的特点和原子堆积方式。

离子晶体结构：NaCl 型、CsCl 型、闪锌矿型、纤锌矿型等结构的特点。

共价晶体结构：金刚石型、石墨型等结构的特点。

2、晶体缺陷点缺陷：空位、间隙原子、置换原子等的形成和平衡浓度。

线缺陷：位错的基本类型（刃型位错、螺型位错）、柏氏矢量、位错的运动和交割。

面缺陷：晶界、相界、表面的结构和性质。

3、固体中的扩散扩散的基本概念和菲克定律。

扩散的微观机制：空位机制、间隙机制等。

影响扩散的因素：温度、晶体结构、溶质浓度等。

4、相图相图的基本概念：相、组元、相平衡等。

二元相图：匀晶相图、共晶相图、包晶相图等的分析和应用。

三元相图：成分三角形、等温截面图、垂直截面图等的分析和应用。

5、材料的形变和再结晶金属的弹性变形和塑性变形：弹性变形的本质、塑性变形的方式（滑移、孪生）。

强化机制：固溶强化、细晶强化、加工硬化、时效强化等。

回复和再结晶：回复的机制、再结晶的动力学和晶粒长大。

《材料科学基础》课程教学大纲一．课程名称：材料科学基础二．课程代码：MS101三．学时：48学时（3学分）四．授课对象：本科生五．前置课程：无六．课程性质：专业基础课七．课程目标：1．使学生了解材料科学的基本概念和基本原理。

2．培养学生运用材料科学知识解决实际问题的能力。

3．激发学生对材料科学研究的兴趣。

八．教材与参考书：参考书：九．教学内容和要求：1．材料科学概述1.1材料科学的定义和研究内容1.2材料科学的发展历程1.3材料分类和材料选择原则1.4材料的性能和结构1.5材料科学与工程应用2．材料结构与组成2.1原子结构与结晶2.2晶体缺陷与非晶态材料2.3材料的组织和相变3．材料工艺与加工3.1材料的制备过程3.2材料的加工方法和加工工艺3.3材料表面处理和改性4．材料性能与评价4.1材料的物理性能4.2材料的力学性能4.3材料的化学性能4.4材料的热学性能4.5材料的电学性能4.6材料的光学性能4.7材料的磁学性能4.8材料的导热性能5．材料选型与应用5.1材料的优化设计5.2材料的可持续发展5.3材料在能源领域的应用5.4材料在医药领域的应用5.5材料在环境保护领域的应用5.6材料在信息技术领域的应用十．教学方法：1．理论教学通过课堂讲授，结合多媒体和实例分析，引导学生理解材料科学的基本概念和原理。

2．实验教学开展相关实验，使学生通过自己动手操作和观察结果，加深对材料科学的理解。

3．课外阅读鼓励学生参考相关专业书籍和论文，加强对材料科学知识的深入了解。

十一．考核方式：1．平时成绩（20%）包括课堂表现和实验报告的评分。

2．期中考试（30%）涵盖了课程的基本概念和原理。

3．期末考试（50%）对整个课程的知识和理解进行综合考察。

十二．教学进度安排：教学周数主题内容第1周材料科学概述材料科学的定义和研究内容第2周材料分类和材料选择原则材料的分类和选用原则第3周材料的结构和组成材料的原子结构和结晶第4周材料的组织和相变材料的组织和相变第5周材料的制备过程材料的制备方法和工艺第6周材料的加工方法和加工工艺材料的加工方法和工艺第7周材料表面处理和改性材料表面处理和改性方法第8周期中考试第9周材料的物理性能材料的物理性能和测试方法第10周材料的力学性能材料的力学性能和测试方法第11周材料的化学性能材料的化学性能和测试方法第12周材料的热学性能材料的热学性能和测试方法第13周材料的电学性能材料的电学性能和测试方法第14周材料的光学性能材料的光学性能和测试方法第15周材料的磁学性能材料的磁学性能和测试方法第16周材料的导热性能材料的导热性能和测试方法第17周材料的优化设计材料的优化设计方法第18周材料的可持续发展材料的可持续发展原则第19周材料在能源领域的应用材料在能源领域的应用第20周材料在医药领域的应用材料在医药领域的应用第21周材料在环境保护领域的应用材料在环境保护领域的应用第22周材料在信息技术领域的应用材料在信息技术领域的应用第23周复习第24周期末考试十三．补充说明：本课程注重理论与实践相结合，通过实验教学和课外阅读，培养学生的实际操作能力和科学研究能力。

《材料科学基础》教学大纲课程名称：材料科学基础学时：48学时学分：3学分课程目标：本课程旨在培养学生对于材料科学的基础知识与理解。

通过学习材料分类、结构、性能以及材料制备和表征的基本原理，学生将掌握材料科学基础知识，为进一步深入学习高级材料科学课程打下坚实的基础。

教学内容：第一章：材料科学概论（2学时）1.1材料科学的发展历程1.2材料在人类社会中的作用和意义1.3材料科学的研究内容和方法第二章：材料结构与性能（10学时）2.1材料的结构层次2.2结晶与非晶材料2.3晶体结构与晶格常数2.4材料的缺陷与缺陷对材料性能的影响2.5材料的力学性能、热学性能、电学性能等基本性能第三章：材料制备与处理（12学时）3.1材料的物质相与相图3.2材料的熔融法制备3.3材料的溶液法制备3.4材料的气相法制备3.5材料的固相反应制备3.6材料的表面处理与改性第四章：材料表征与分析（12学时）4.1材料的显微结构表征4.2材料的物理性能测试与测量4.3材料的化学成分分析4.4材料的表面形态与性质分析4.5材料的晶体结构表征第五章：新材料的发展与应用（12学时）5.1金属材料和合金的发展与应用5.2无机非金属材料的发展与应用5.3有机高分子材料的发展与应用5.4先进功能材料的发展与应用教学方式：本课程采用多种教学方法，包括课堂讲授、案例分析、小组讨论和实验室实践等。

通过理论与实践相结合的教学方式，促进学生对材料科学的深层次理解和应用能力的培养。

考核方式：课程考核主要包括平时成绩和期末考试。

平时成绩占总成绩的30%，包括课堂表现、小组讨论和实验报告等；期末考试占总成绩的70%，考查学生对于课程内容的理解和应用能力。

参考教材：1.王晓琪、李大鹏.材料科学基础[M].高等教育出版社.2.张安生、张雄飞、常凤祥.材料科学概论[M].高等教育出版社.3.陈传锋、郭晓义、沈宏.材料科学与工程导论[M].高等教育出版社.备注：本课程以培养学生的材料科学基础知识和理解能力为主要目标。

《材料科学基础》教学大纲课程编号:C050130507课程名称：材料科学基础课程类型：专业基础课组英文名称：Fundamentals of Materials Science适用专业：材料科学与工程总学时：70学分：4.5一、课程的性质、目的和任务性质：材料科学基础是材料金属材料和冶金工程专业的一门重要的学科基础理论课程。

目的：本课程的教学目的是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的基础理论，材料热处理的基本原理和方法，以及金相组织的分析方法，能从材料组成-结构-性能相互联系的角度理解、解释材料制备、通过热处理进行材料改性以及使用过程中的各种化学、物理现象和性能。

任务：为后续专业课打下牢固的基础，同时为将来从事材料的研究与开发打下坚实的理论基础。

二、课程教学的基本要求1.课程教学的基本要求通过学习，应着重掌握材料成分、组织、结构及加工过程与性能间的相互关系；了解材料科学在国民经济中的地位与作用与材料科学的发展历史。

掌握材料中原子的结合方式、晶体学基础、材料的晶体结构、相结构。

掌握点缺陷、线缺陷、面缺陷的有关概念、规律、实际应用等基本理论。

掌握纯金属的结晶过程、结晶的条件、形核规律、长大规律，了解结晶理论的实际应用。

掌握相图的基本知识、二元相图的基本类型、二元相图的分析与使用方法，熟练记忆和应用Fe-Fe3C相图。

掌握三元相图的成分表示法，理解三元系平衡转变的定量法则、三元匀晶相图、三元共晶相图、三元相图的四相平衡转变、具有化合物的三元相图的分析方法。

掌握弹性变形、单晶体的塑变、多晶体的塑变的规律，掌握塑性变形对金属组织与性能的影响，金属及合金强化的位错解释。

掌握金属及合金在加热过程中的组织与性能变化，掌握回复、再结晶、晶粒长大及金属的热变形的规律。

掌握扩散的基本理论。

三、课程教学内容0.绪论内容：0.1材料科学在国民经济中的地位与作用0.2材料科学的发展简史0.3本课程的主要内容和学习方法重点：本课程的主要内容难点：学习方法要求：了解材料科学在国民经济中的地位与作用和材料科学的发展简史,掌握本课程的主要内容和学习方法.1金属的晶体结构内容：1.1金属1.2金属的晶体结构1.3实际晶体的晶体结构重点：金属原子的结构特点和结合能;空间点阵及有关概念，晶向、晶面指数的标定，典型金属的晶体结构;位错等有关基本概念，点缺陷的平衡性质，位错的运动与晶体滑移的关系，位错的性质，柏氏矢量的性质与应用，位错反应与位错的增殖，点缺陷的平衡性质，晶界的结构与特性。

《材料科学基础A》课程教学大纲《材料科学基础A》课程教学大纲课程英文名称：Fundamentals of Materials Science（A）课程编号： 113990240 课程类别：(学科基础课) 课程性质：(必修课) 学分： 4学时：（其中：讲课学时：64 实验学时：0 上机学时:0 ）适用专业：材料科学与工程专业（无机非金属材料和金属材料方向）与功能材料专业开课部门：材料科学与工程学院一、课程教学目的和课程性质本课程是材料科学与工程专业（无机非金属材料和金属材料方向）与功能材料专业本科学生开设的重要的专业基础必修课程之一。

本课程主要从一级学科层次上阐述材料组成－结构－性能－材料用途之间相互关系及其制约规律，具有较强的理论性，又与生产实际有紧密的联系。

通过本课程的学习，学生可以得到应用所学理论分析实际问题的方法和思路的训练，为按预定性能设计材料奠定基础，在一定层次上研制开发新材料及为后续课程的学习打下理论基础。

二、本课程与相关课程的关系先修课程：无机及分析化学、高等数学、大学物理、物理化学、材料概论、晶体学后续课程：无机材料非金属(水泥、玻璃、陶瓷)工艺学、电子陶瓷、特种陶瓷工艺学、磁性材料等。

三、课程的主要内容及基本要求第1单元材料引言（2学时） [知识点]材料类型；材料组成、结构、性质、工艺及其与环境的关系；材料的选择。

[重点]材料的分类方法及种类；材料组成、结构、性质、工艺及其与环境的关系。

材料组成、结构、性质、工艺及其与环境的关系。

[基本要求]1、识记：材料的类型。

2、领会：材料组成、结构、性质、工艺及其与环境的关系。

3、简单应用：材料的分类。

4、综合应用：材料的选择。

第2单元晶体结构（6学时） [知识点]单质晶体结构金属晶体结构、非金属晶体结构；无机化合物结构典型离子晶体结构类型：AX型、AX2型、A2X3型、ABO3型、ABO4型、AB2O4型和石榴石型结构。

硅酸盐晶体结构组成特征、结构特点及分类，岛状、组群状、链状、层状和架状硅酸盐结构及其相关性质。