材料科学基础课程教学大纲

第第页《材料科学基础》课程教学大纲第一章原子结构与键合了解并掌握5种原子间的键结合：金属键、离子键、共价键、范德瓦尔斯力、氢键。主要内容：晶体学基础、金属的晶体结构、金属的相结构、离子晶体结构、共价晶体结构、聚合物晶态结构、非晶态结构。要求：1、了解点阵与晶胞的概念。2、熟练掌握晶向指数与晶面指数的标定与晶向及晶面的确定。3、了解晶体的对称性与晶体投影4、掌握bcc、fee、hep三种典型晶体结构（单晶胞中原子数、致密度、配位数、原子半径、间隙、原子堆垛顺序等）。5、了解固溶体的类型及影响固溶体溶解度的因素。6、了解金属间化合物的基本类型及特点。第三章晶体缺陷主要内容：点缺陷、位错的基本概念、位错的运动、位错的弹性性质、实际晶体中的位错、位错的增殖机制、晶体的面缺陷。要求：1、了解点缺陷的热力学稳定性。2、掌握点缺陷平衡浓度的计算及获得过饱与空位的方法。3、了解位错的基本类型与结构特征及运动方式。4、了解柏氏矢量的确定方法物理意义，掌握柏氏矢量的特性，能熟练的根据柏氏矢量定义各种位错（如刃位错、螺位错、混与位错、部分位错、单位位错与全位错等）。5、掌握位错的运动规律、滑移与塑性变形的关系及运动位错的交割作用。6、掌握螺位错、刃位错的应力场特点、应变能的大小。7、掌握位错的线张力、作用在位错上的力及位错间的交互作用力。8、了解层错、肖克莱不全位错与弗兰克不全位错；了解扩展位错及其宽度、束集与交滑移。9、掌握位错反应的能量条件。10、了解界面能的概念及界面能对相变的影响。11、了解小角晶界及大角晶界的概念及结构；了解晶界的特性12、了解共格相界、半共格相界及非共格相界的结构特点。主要内容：扩散的表象理论、扩散的热力学分析、扩散的原子理论、影响扩散的因素、反应扩散、离子晶体中的扩散。要求：1、熟练掌握扩散第一定律的含义及各参数的量纲，能用第一定律解决一些扩散问题。2、掌握扩散第二定律的误差解、高斯解与正弦解的形式，并用来解决一些简单的扩散问题。3、熟练掌握扩散系数D的表达式及影响扩散的因素。4、了解扩散的驱动力与扩散方向的判据。5、掌握扩散机制、原子跳跃与扩散的关系及相应的扩散系数表达式。6、掌握反应扩散的概念及特点，并能根据相图确定反应扩散渗层的组织分布及浓度分布。第五章材料的形变与再结晶主要内容：材料受力情况下的力学行为、弹性变形与粘弹性、单晶体的塑性变形、多晶体的塑性变形、变形后的组织与性能、合金的塑性变形、变形晶体加热时的变化、回复、再结晶、再结晶后晶粒的长大、热加工对材料组织与性能的影响。要求：1、掌握塑性变形的两种基本形式及其机制、特点与区别。2、掌握单晶体拉伸及压缩时初始滑移系的确定方法及晶体转动规律。3、掌握派－纳力的概念及其表达式的含义。4、掌握多晶体、固溶体及两相与金的塑性变形特点及细晶强化、固溶强化、弥散强化与形变强化的机制及强化效果表达式。5、了解屈服现象与应变时效及其对实际生产的影响与消除方法。6、了解塑性变形对材料组织与性能的影响，掌握加工硬化行为与位错滑移的关系。7、了解冷变形金属在加热时组织与性能的变化规律8、掌握回复机制即回复动力学在生产中的应用。9、掌握再结晶形核机制及再结晶动力学在生产中的应用。10、了解晶粒正常长大的驱动力及晶界迁移的规律。11、了解晶粒异常长大现象及再结晶织构。12、了解热加工对材料组织与性能的影响。第六章单组元相图及纯晶体的凝固主要内容：单元系相变的热力学及相平衡、纯晶体的凝固。要求：1、掌握相律及其应用2、掌握结晶的热力学条件、结构条件、能量条件与动力学条件。3、掌握均匀形核的临界晶核半径与形核功的计算方法。4、了解液－固界面结构及液－固界面前沿液体的温度分布对晶体形态的影响。5、掌握结晶理论的实际应用。第七章二元系相图及其合金的凝固主要内容：相图的表示与实验测定方法、相图的热力学基础、二元相图分析、二元合金的凝固理论、高分子合金概述。要求：1、掌握多相平衡成分确定的公切线方法。2、掌握自由能－成分曲线与二元相图的对应关系。3、掌握相、组织及组织组成物等基本概念。4、掌握匀晶、共晶、共析及包晶等相图，并能根据相图分析与金的平衡结晶过程及凝固组织。5、熟练掌握杠杆定律及相应的计算。6、熟练掌握Fe-Fe3C及铁碳合金的平衡结晶过程与室温组织。37、了解平衡状态下铁碳合金的成分、组织、性能之间的对应关系。第八章三元相图主要内容：三元相图基础、固态互不溶解的三元共晶相图、固态有限互溶的三元共晶相图、实用三元相图举例。要求：1、掌握三元合金相图的成分表示法。2、掌握等含量法则、等比例法则、直线法则、杠杆法则与重心定律的含义及应用。3、掌握各相区的空间结构特点、在截面图中的形状特点及相区接触法则。4、掌握四相反应的类型及判断方法。5、掌握水平截面图与垂直截面图的分析方法。6、根据投影图能熟练分析与金的凝固过程并计算组织组成物的相对量。第九章材料的亚稳态主要内容：纳米晶材料、准晶态、非晶态材料。要求：1、了解纳米材料的结构特点、性能特点与制备方法。2、了解