（完整版）上海交大材料科学基础课件教学大纲
课程名称：材料科学基础/Fundamentals of Materials Science
课堂学时：90
实验学时：36
适用专业：材料科学与工程类专业、冶金类专业和机电类专业
一、课程的性质、地位、任务
《材料科学基础》是材料类和冶金类专业的一门主干课，也是该专业的主要技术基础课。通过讲课、实验、课堂讨论和课外实践等各个教学环节，将金属学、陶瓷学和高分子物理的基础理论融合为一体，以研究材料共性规律，即研究材料的成分、组织结构、制备工艺和性能之间的相互关系，指导材料的设计和应用，并为学习后继专业课程、从事材料科学研究和工程技术工作打下坚实的理论基础。
二、课程的教学内容和基本要求
绪论（1学时）
了解材料的发展史、材料科学的研究对象和内容以及学习本课程的目的意义和要求。
第一章原子结构和键合（4学时）
了解物质由原子组成，而组成材料的各元素的原子结构和原子间的键合是决定材料性能的重要因素。
§1 原子结构
(一)、原子结构； (二)、原子间的键合； (三)、高分子链。
§2 原子间的键合
(一)、金属键 (二)、离子键 (三)、共价键
(四)、范德华力 (五)、氢键
§3 高分子链
(一)、结构单元的化学组成
1．碳链高分子 2．杂链分子 3．元素有机高分子
4．无机高分子
(二)、高分子链结构单元的键合方式 1．均聚物结构单元顺序 2．共聚物的序列结构
(三)、高分子链的几何形状
(四)、高分子链的构型
第二章固体结构(8学时)
固态原子按其原子（或分子）聚集的状态，可划分为晶体与非晶体两大类。晶体中的原子在空间呈有规则的周期性重复排列；而非晶体中的原子则是无规则排列的。材料的性能与材料各元素的原子结构和键合密切相关，也与固态材料中原子或分子在空间的分布排列和运动规律以及原子集合体的形貌特征密切相关。
§1 晶体学基础
(一)、晶体的空间点阵
1．空间点阵概念 2．晶胞 3．晶系与布拉菲点阵
未知驱动探索，专注成就专业
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上海交通大学材料科学基础
上海交通大学（Shanghai Jiao Tong University）是中国著名的高等学府之一，位于中国上海市徐汇区。该校在材料科学领域备受瞩目，拥有一流的材料科学基础教育和研究实力。
1. 简介
材料科学是一门研究新材料的结构、性能、制备和应用的学科。它在各个领域都有广泛的应用，包括电子、能源、航空航天、汽车、医疗器械等。上海交通大学的材料科学基础课程旨在培养学生对材料科学的理论和实践的综合能力，为学生未来的学术研究和工程实践打下坚实的基础。
2. 课程设置
上海交通大学的材料科学基础课程涵盖了材料科学的各个方面，包括材料结构、材料性能、材料制备和材料应用等。下面是课程的一些主要内容：
2.1 材料结构
该课程主要介绍材料的结晶、非晶和晶界结构等方面的知识。学生将学习晶体结构的基本原理，如晶体晶格、晶体面和未知驱动探索，专注成就专业
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晶体缺陷等。还将介绍非晶材料的特点和应用，以及晶界对材料性能的影响。
2.2 材料性能
这门课程将重点研究材料的力学性能、热学性能和电学性能等方面的知识。学生将学习材料的强度、硬度、韧性等力学性能参数的计算和测试方法。还将介绍材料的导热性、热膨胀性和导电性等热学和电学性能参数的测试方法。
2.3 材料制备
该课程将介绍材料的各种制备方法，包括熔融法、溶液法、气相法和固相法等。学生将学习材料制备的基本原理和常用的制备工艺。还将介绍材料的组织性能与制备工艺之间的关系，以及如何选择合适的制备方法。
2.4 材料应用
这门课程将介绍材料在各个领域的应用，包括电子材料、能源材料、光电材料等。学生将学习材料应用的基本原理和常见的应用技术。还将介绍材料设计的基本思路和方法，以及面向特定应用的材料选取和优化的策略。 未知驱动探索，专注成就专业
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3. 实验教学
上海交通大学的材料科学基础课程注重实践教学的环节，为学生提供了丰富的实验机会。学生将在实验室中亲自进行各种材料制备和性能测试的实验，例如制备单晶材料、测量材料硬度和强度等。通过实验的步骤，学生可以加深对理论知识的理解，并掌握实验技能。
材料科学基础课件上海交大
材料科学基础课件上海交大
篇一：上海交大材料科学基础课件教学大纲
课程名称：材料科学基础/Fundamentals of Materials Science
课堂学时：90
实验学时：36
适用专业：材料科学与工程类专业、冶金类专业和机电类专业
一、课程的性质、地位、任务
《材料科学基础》是材料类和冶金类专业的一门主干课，也是该专业的主要技术基础课。通过讲课、实验、课堂讨论和课外实践等 各个教学环节，将金属学、陶瓷学和高分子物理的基础理论融合为一体，以研究材料共性规律，即研究材料的成
分、组织结构、制备工艺和性能之间的相互关系，指 导材料的设计和应用，并为学习后继专业课程、从事材料科学研究和工程技术工作打下坚实的理论基础。
二、课程的教学内容和基本要求
绪论（1学时）
了解材料的发展史、材料科学的研究对象和内容以及学习本课程的目的意义和要求。
第一章 原子结构和键合（4学时）
了解物质由原子组成，而组成材料的各元素的原子结构和原子间的键合是决定材料性能的重要因素。
1 原子结构
(一)、原子结构； (二)、原子间的键合； (三)、高分子链。 2 原子间的键合
(一)、金属键 (二)、离子键(三)、共价键
(四)、范德华力(五)、氢键
3 高分子链
(一)、结构单元的化学组成 1．碳链高分子 2．杂链分子 3．元素有机高分子 4．无机高分子
(二)、高分子链结构单元的键合方式
1．均聚物结构单元顺序2．共聚物的序列结构
(三)、高分子链的几何形状
(四)、高分子链的构型
第二章 固体结构(8学时)
固态原子按其原子（或分子）聚集的状态，可划分为晶体与非晶体两大类。晶体中的原子在空间呈有规则的周期性重复排列；而非晶体中的原子则是 无规
则排列的。材料的性能与材料各元素的原子结构和键合密切相关，也与固态材料中原子或分子在空间的分布排列和运动规律以及原子集合体的形貌特征密切相 关。
1单晶体的塑性变形
铜单晶（a=0.36nm）在［112］方向加拉伸应力，拉伸应力为 2.5X 105Pa,此条件下：（1 ）取
向因子最大的滑移系有哪几个？ （ 2）计算其分切应力多大？
解：（1） Cu为F.C.C结构，易滑移面为{1,1,1}，滑移方向为〈1,1,0〉，可以分别求
出［112］方向与这些滑移系之间的两个夹角，然后得到 12个取向因子的值。
（这里省略了）
通过上述计算得到具体的滑移系（1,-1,1）［0,1,1］和（-1,1,1）［1,0,1］为具有 最大取向因子滑移系。
（2）根据施密特法则（公式略），
cosA=（ 1,-1,1）*（1,1,2）/（ 3* , 6） = 2/3
cosB=(0,1,1)* (1,1,2)/ 2* . 6 = 3/2
5 F=、cosAcosB=1.02*10 Pa
何谓临界分切应力定律？哪些因素影响临界分切应力大小? 解: （略）
沿密排六方单晶的［0001］方向分别加拉伸力和压缩力，说明在这两种情况下， 形变的可能方
式。
解: 1）滑移：a—拉伸的时，当c/a>=1.633不会产生滑移，当c/a<1.633有可能产 生滑移，可产生滑移的是{1,1,-2,2}<1,1,-2,-3> ;其他滑移面不能 产生滑移；
b —压缩的时候结果和拉伸一样；n ______
2） 孪生：拉伸和压缩的时候都可能产生孪生变形；
3） 扭折：拉伸的时候一般不易扭折变形，压缩的时候可以产生扭折变形。
试指出单晶体的Cu与a -Fe中易滑移面的晶面与晶向，并分别求它们的滑移面间距，滑移方 向上的原子间距及点阵阻力，已知泊松比为 v =0.3,GCu=48300MPa，G a -Fe=81600MPa.
解：体心Fe具有多种类的滑移系，但是滑移方向均相同。
滑移面{1,1,0}面距=a/ 2 {1,1,2}面距=a/ . 6 ;
{1,2,3}面距=aA. 14;
