《材料科学基础》教学大纲

1、材料科学基础课程教学大纲（总学时数：48，学分数：3）一、课程的性质、目的和任务本课程是新能源科学与工程业的一门专业基础必修课。本课程的教学任务和目的，是使学生通过学习，将金属学、半导体材料学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、从事材新能源科学研究和工程技术工作打下坚实的理论基础。二、课程基本内容和要求（一）导论了解材料的发展史、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。（二）材料结构的基本知识1基本内容原子结构、原子结合键、原子排列方式、晶体材料的组织、材料的稳定结构和亚

2、稳态结构2教学要求（1）了解物质是由原子组成，而组成材料的各元素原子结构和原子间的键合是决定材料性能的重要因素。 （2）掌握物质的组成；原子结构；原子间的键合；化学键、物理键和氢键；原子排列方式。（三）材料中的晶体结构1基本内容晶体学基础、纯金属的晶体结构、离子晶体的结构、共价晶体的结构2教学要求（1）了解：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。了解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。 （2）掌握：金属的晶体结构；合金的相结构；离子晶体结构；共价晶体结构；聚合物晶态结构；

3、非晶态结构。（四）晶体缺陷1基本内容点缺陷、位错的基本概念、位错的能量及其交互作用、晶体中的界面2教学要求（1）了解：实际晶体常存在各种偏离理想结构的区域晶体缺陷、了解点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。了解晶体缺陷有利于分析研究结构敏感性能的变化规律和相变、扩散、塑性变形、再结晶以及氧化、烧结等现象，对探索材料晶体中的奥秘和推动材料科学的发展起着重要作用。 （2）掌握点缺陷的运动；点缺陷的平衡浓度；位错的基本结构；位错的运动；位错的弹性性质；面缺陷：晶界，孪晶界，相界，外表面。（五）材料的相结构和相图 1基本内容（1）材料的相结构（2）二元相图及其类型（3）相图的热力学基础2教学要求了解，掌握相图、

4、相平衡条件；相图的热力学基础（六）材料的凝固与气相沉积1基本内容材料凝固时晶核的形成、材料凝固时晶体的生长、共晶合金的凝固、用凝固法材料的制备技术、材料的非晶态、材料的气固转变、气相沉积的材料制备技术2教学要求了解：凝固时晶核的形成，材料凝固时晶体的生长；掌握气相沉积的材料制备技术（七）扩散与固态相变1基本内容扩散定律及其应用、扩散机制、影响扩散的因素与扩散驱动力、固态相变中的形核、固态相变的晶体生长2教学要求了解：扩散机制及其应用；掌握：影响扩散的因素与扩散驱动力、固态相变中的形核、固态相变的晶体生长三、学时分配表序号内 容讲授课内实践小计1导论222材料结构的基本知识443材料中的晶体结构884晶体缺陷10105材料的相结构和相图10106材料的凝固与气相沉积887扩散与固态相变66合 计4848四、课程考核课程考核要求和办法：通过平时考核与期末考试详解和的方法，考查学生掌握基本概念和重点章节如相图、扩散和缺陷的计算等，结合本课程知识点多的特点，要求学生能在理解的基础上活学活用。成绩评定办法：平时考查占30%，期末考试占70%。五、有关说明（一）先修课程大学物理上，大学物理下。（二）教学建议在讲授时，注意结合金属学发展历史和发展现状，并拓宽至半导体材料工业；认真指导学生做好作业，提高分析问题和解决问题的实际能力。（三）教学参考书