《材料科学基础2》课程简介和教学大纲

《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。

材料科学基础II（一）一、课程说明课程名称(中英文对照)：材料科学基础/ Fundamentals of Materials Science课程编号：060102Z10课程性质/类型：必修/学科专业基础课程学时/学分：56/6开课学期：第四学期授课单位：材料科学与工程学院适应对象：材料科学与工程专业本科生（压力加工方向）先修课程：高等数学、大学物理、大学化学、物理化学、弾塑性力学建议教材及参考书：1. 郑子樵编，材料科学基础，中南大学出版社，2011.2. D. Askeland and P. Phulé, The science and engineering of materials, 7th ed., Thomson, 2016.二、课程设置的目的、意义本课程是材料科学与工程专业的一门学科基础课，旨在培养学生在改善材料性能、开发新材料方面的工程实践能力和创新能力。

教学内容方面侧重材料科学与工程涉及的基本知识和基本理论。

学生经过本课程学习，熟悉和掌握材料科学与工程学科体系的整体概念和系统理论，为后续专业课程（如材料制备、材料性能测试、材料服役评价、新材料研究等课程）的学习提供基础。

三、课程目标3.1课程对毕业生能力支撑本课程对应毕业要求2、3、5、6。

具体内容如下：毕业要求2：系统地掌握本专业领域技术基础理论、专业知识技能，熟悉本专业学科前沿和发展趋势，了解相近专业基本知识。

毕业要求3：获得较好的工程实践训练，具有本专业必需的制图、设计、计算、测试、调研、查阅文献、实验和基本工艺操作等基本技能，具有综合分析和解决工程实际问题的能力。

毕业要求5：具有较强的英语综合运用能力，能熟练阅读本专业的英文技术文献，并具有一定的英语交流能力。

毕业要求6：具有较强的自我获取知识的能力，具备不断拓展自身知识面和终身获取新知识的能力。

3.2 课程教学目标面对纷繁众多，日新月异的材料和材料科学的内容，本课程的教学目标是，在“强调共性、强化基础”的原则下通过教学使学生达到以下6点要求：1）掌握材料多尺度结构（电子结构、晶体结构、纳米结构、微结构或组织结构）的基本知识，其中主要包括：描述晶体完整结构和非完整结构的数学方法、不同尺度结构的特点、各种尺度结构之间的联系，以及材料晶体结构、组织结构测试分析技术的基本原理；2）熟悉材料相图的基本理论，能熟练运用常见材料的二元相图、三元相图；3）掌握材料在制备和服役过程（凝固、沉积、固态相变、服役等）中微结构形成和演变的一般规律，；4）熟悉并掌握结构材料高性能化的基本原理和技术；5）了解材料的“成分—结构—制备—性能”之间的“四面体”关系，形成从该“四面体”关系来考虑问题的思维方式，培养根据应用要求改进现有材料和研发新材料的能力；6）能熟练阅读本专业的英文技术文献。

《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材料科学基础Ⅱ－1英文名称：Principles of Materials Science Ⅱ－1课程编号：0003240课程类型：学科基础必修课学时：64学分：4适用对象：材料类本科先修课程：物理化学使用教材及参考书：1.《材料科学基础》，徐恒钧编著，北京工业大学出版社，2001年10月2. Materials Science and Engineering An Introduction, William D. Callister, Jr. John Wiley & Sons(ASIA) Pte Ltd, 2002一、课程性质、目的和任务本课程为材料科学与工程一级学科专业基础必修课，是研究材料的成分、结构与性能之间的关系及其变化规律的一门应用基础科学，是进一步学习金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料、结构材料及功能材料的基础。

它将阐述各种材料的共性基础知识，从材料的组织结构出发，研究材料的结构与材料的制备方法、加工工艺以及材料性能之间的关系。

二、课程教学内容及要求第一章原子结构与结合键第一节原子结构：电子波函数及四个量子数[1]第二节结合键:键型及其性质[2]第二章材料的结构第一节晶体学基础：点阵和晶胞[1]；晶体对称性[2]；晶面指数和晶向指数[1]；晶体投影Δ第二节常见晶体结构：密堆积[1]；氯化铯[1]、氯化钠[1]；纤锌矿[1]；闪锌矿[1]；钙钛矿[1]；金红石[2]；萤石Δ第三节固溶体结构[2]；第四节金属间化合物[2]；第五节硅酸盐结构[2]；第六节非晶态固体[3]；第七节准晶体[3]；第八节能带理论初步Δ第三章晶体结构缺陷第一节点缺陷[1];第二节位错的结构[1]；第三节位错的运动[2]；第四节位错应力场[3]；第五节位错与缺陷的交互作用[3]；第六节位错的增殖、塞积与交割[3]；第七节全位错和不全位错[1]；位错反应[1]；扩展位错Δ第四章相平衡与相图第一节相与相平衡[2]；第二节单元系相图[2]；第三节二元系相图[1]；第四节铁碳相图[1]；第五节相图的热力学解释[3]第六节三元系相图[2]第五章材料的凝固第一节结晶：成核与长大[2]第二节溶质分凝[1]、成分过冷[1]；界面稳定性[2]；第三节共晶合金结晶[3]；第四节铸锭三晶区[2]；第五节凝固技术[3]；第六节无机材料的液固相变Δ；第七节高分子材料凝固Δ其中角标符号表示：[1] ：掌握、[2] ：理解、[3] ：了解、△：自学或粗讲三、课程教学基本要求课堂讲授为主。