《材料科学基础（二）》课程教学大纲

1、材料科学基础（二）课程教学大纲课程编号：20311304总学时数：72（理论学时数：68；实验学时数：4）总学分数：4.5课程性质：必修课程适用专业：无机非金属材料工程一、课程的任务和基本要求：材料科学基础（二）是无机非金属材料工程专业一门重要的专业基础课程。本课程任务在于：通过讲授热力学、化学热力学以及相图热力学在无机非金属材料学科中应用的基础理论、方法和研究结果；无机非金属材料生产制备工艺中，高温过程动力学的基础理论、动力学过程特点及其影响因素，使学生充分掌握无机非金属材料制备合成的基础理论和研究方法，为后继专业课程的学习，乃至从业后在专业领域的进一步拓展打下坚实的理论基础。本课程要求学生

2、对所学知识必须有全面、扎实、灵活的掌握。必须结合物理化学等先修课程中所学的相关知识，掌握热力学和化学热力学在材料学科中的典型计算方法和应用，进一步深化有关相图的基础理论知识，熟悉各种类型相图特别是专业相图的分析和应用，能进行材料配料区和工艺参数的选择；必须掌握典型高温物理化学反应固相反应、相变反应和烧结反应的动力学基础理论、动力学过程特征及影响因素；并具备一定的分析和解决实际问题的能力。 二、基本内容和要求：第六章 相平衡和相图6.1 热力学在凝聚态体系中的应用；6.2 相平衡及其研究方法；6.3 单元系统相图；6.4 二元系统相图；6.5 三元系统相图；基本要求：了解热力学计算在凝聚态体系中

3、的典型应用；相平衡的基础知识和相图热力学的基本原理；了解单元系统、二元系统、三元系统相图的类型、（相区、相线、相点）构成；熟悉掌握可逆与不可逆多晶转变的单元相图；二元系统相图的特点和分析；三元系统相图的特点、三元相图的分析和杠杆规则、连线规则、切线规则、重心规则、三角形规则等的应用。重点掌握：热力学计算和相图热力学基本原理的应用、多晶转变的单元相图；生成化合物、固溶体的二元相图；铁碳合金相图；三元相图的特点和分析；典型的硅酸盐专业相图难点：热力学计算结果分析；相图推导；铁碳合金相图；熔体的析晶过程分析；三元相图分析；专业相图分析和应用第七章 基本动力学过程扩散7.1 扩散动力学方程菲克定律；7

4、.2 菲克定律的应用；7.3 固体扩散机构和扩散系数；7.4 扩散系数与浓度的关系俣野方法；7.5 多元系统中的扩散7.6 影响扩散系数的因素；基本要求：了解扩散的概念、本质和推动力；菲克定律的表达和应用；微观机构与扩散系数；影响固体材料中扩散的因素，熟悉扩散动力学方程，扩散系数的一般热力学关系。了解达肯方程、俣野方法重点掌握：菲克定律的理解、固体材料中的扩散机构、扩散的影响因素、扩散系数与扩散机构的关系难点：空位机构的扩散系数第八章 材料中的相变8.1 相变概述；8.2 液相-固相的转变成核-生长相变；8.3液相-液相的转变调幅分解；8.4 马氏体相变； 8.5 有序-无序转变； 8-6 相

5、变与弥散强化基本要求：熟悉相变的分类、条件和推动力；成核-生长相变机理和特点、结晶速率的影响因素、调幅分解机理和特点；马氏体相变的概念和特征。了解有序-无序转变、相变与弥散强化的基本概念。重点掌握：相变的分类方法和特点，成核-生长相变与调幅分解的区别、马氏体相变的特征，相变过程的推动力，晶核形成条件，分相的结晶化学观点难点：相变过程的推动力，晶核形成条件，液相的不混溶现象第九章 材料制备中的固态反应9.1 固态反应概论；9.2 固态反应机理；9.3固态反应动力学；9.5 影响固态反应的因素；基本要求：了解固态反应的概念、基本步骤、反应机理和推动力；固态反应的动力学范围和动力学方程、影响固态反应

6、的因素重点掌握：固态反应的推动力和基本步骤；平板方程、扬德方程、金斯特林格方程的模型和适用条件；固态反应的影响因素难点：固态反应动力学方程的推导过程和理解第十章 烧结10.1 烧结概述；10.2 固态烧结及机理；10.3固相烧结；10.4 再结晶和晶粒长大；10.5非常规烧结；10.6影响烧结的因素基本要求：熟悉烧结的定义、相关概念、模型和烧结过程推动力；固态烧结中的蒸发-凝聚传质和扩散传质；液相烧结中的流动传质和溶解-沉淀传质，液相烧结的特点；各种传质过程特点与相应的公式；晶粒生长与二次再结晶；影响烧结的因素；了解特种烧结的基本种类和原理。重点掌握：烧结的概念与模型；烧结过程的推动力；固态烧

7、结中的蒸发-凝聚传质和扩散传质；液相烧结中的流动传质和溶解-沉淀传质；各种传质过程特点与相应的公式；晶粒生长与二次再结晶。难点：固态烧结和液相烧结，晶粒生长与二次再结晶第十一章 腐蚀与氧化11.1 腐蚀；11.2 氧化-界面在金属氧化中的饿作用；11.3辐射损伤基本要求：了解材料腐蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀的基本概念、界面在金属氧化中的作用第十二章 疲劳与断裂12.1 疲劳；12.2 低温断裂与疲劳；12.3高温蠕变与疲劳；12.4 环境断裂氢脆；12.5 材料的疲劳与断裂基本要求：了解材料疲劳的概念、疲劳断裂的基本类型、材料强化的基本措施 三、实践环节和要求：课程设置了淬冷法研究相平衡、固相反应

8、两个实验。要求学生能够运用所学知识，独立完成实验，并能结合实验结果，对存在的问题进行分析。此外，通过实验，学生应能熟悉相关的材料实验和检测方法。四、教学时数分配：理论：68 实验：4 上机： 其它： 教学内容学时分配教学内容学时分配第六章 相平衡和相图6.1 热力学应用和相图热力学原理6第八章 材料中的相变8.18.246.2 一元系统相图2第八章 材料中的相变8.38.446.3 二元系统相图（1）4第九章 材料制备中的固态反应9.19.226.3 二元系统相图（2）4第九章 材料制备中的固态反应9.3、9.566.3 二元系统相图（3）4第十章 烧结10.110.226.4 三元系统相图（

9、1）2第十章 烧结10.310.766.4 三元系统相图（2）6第十一章 腐蚀与氧化16.4 三元系统相图（3）6第十二章 疲劳与断裂1第七章 基本动力学过程扩散7.17.34实验1：淬冷法研究相平衡2第七章 基本动力学过程扩散7.47.64实验2：固相反应2合计72五、其它项目（含课外学时内容）：无六、有关说明：1、教学和考核方式：教学采用多媒体教学方式，注意对重点、难点内容进行归纳和总结；强调例题讲解，开设习题课，巩固学生对重要知识点的掌握；课堂提出思考题，启发学生思维，培养学生分析问题能力。考核方式包括平时、期中和期末三部分，平时成绩通过作业、考勤和课堂提问确定，期中、期末均采用闭卷考试

10、方式，考题中设置一定比例的综合分析题，以反映学生对知识掌握的灵活程度和深入思考能力。最终成绩中平时总成绩（其中作业、出勤、课堂提问占70%，期中考试占30%）占30%，期末考试成绩占70%。2、习题：教材中附有习题，针对教学内容的重点、难点进行选择布置，并补充一定量额外习题，加强对重点内容的掌握。3、能力培养要求：要求学生必须对整个课程内容系统、全面掌握，能够灵活运用所归纳总结的规律和规则、结合所学的概念和理论，分析解决具有一定难度的问题。4、与其它课程和教学环节的联系：先修课程和教学环节：大学物理B、物理化学B、材料概论、无机与分析化学B、材料科学基础（一）、认识实习后续课程和教学环节： 陶瓷工艺学、玻璃工艺学、混凝土外加剂、材料测试与研究方法、专业综合实践周、专业论文、毕业论文平行开设课程和教学环节：混凝土学、胶凝材料及工艺学、材料结构与性能、功能