《材料热力学》课程教学大纲（本科）.docx

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1、材料热力学Thermodynamics of Materials课程编号：07410044学 分：2学 时：32 （其中：讲课学时：32实验学时：0;上机学时：0 ）先修课程：物理化学、材料科学与工程适用专业:复合材料与工程教.材：材料热力学，郝士明主编，化学工业出版社，2004年1月第1版一课程性质与课程目标（-）课程性质材料热力学课程是材料类相关专业教学计划中重要的专业课，以热力学和统 计热力学的原理和方法研究材料问题，它与动力学、晶体学以及固体物理和固体化 学组成材料科学的基础。材料科学与工程已成为一个整体。热力学对发展材料的品 种、提高材料的质量、日益显示其积极的作用，应用材料热力学原

2、理可以阐明和预 测相图，相变以及材料的其他物理现象。要求学生在完成学习物理化学、材料 科学与工程等课程，以及进行了认识实习，有一定的生产实际知识的基础上再安 排学习本课程。学好本课程对进一步学好材料专业的专业课具有奠定基础的重要作 用。材料热力学课程的任务是：1、掌握热力学的基本知识，理解相图的构成规则和诠释相图，深入理解材料热 力学的基本理论和研究方法；2、能应用材料热力学的原理和方法来分析和解决实际的材料问题。（二）课程目标1 .知识方面1.1 掌握热力学的基本知识，理解相图的构成规则和诠释相图，深入理解材料 热力学的基本理论和研究方法；1.2 能应用材料热力学的原理和方法来分析和解决实际

3、的材料问题。2 .能力与素质方面2.1 通过对热力学定律的学习，能够掌握热力学关系式的推导、适用条件和在 材料中的应用。2.2 通过学习单组元材料的相变体积效应、热空穴浓度的计算，具备利用能量 的观点去解释材料现象的能力。2.3 通过学习二组元相，掌握理想溶体、正规溶体的概念和区别；掌握混合物 自由能的计算；熟悉化学式与活度的概念和区别，具备对复合材料与工程复杂工程 问题进行识别和判断的基本能力。2.4 通过材料的性能与结构的学习，具备利用所学基础知识分析材料性能和材 料结构之间关系的能力。2.5 通过课程的学习，培养学生的逻辑思维能力，分析计算能力，创新能力以 及运用所学的基本理论、基本方法

4、和基本技能去分析和解决实际复杂工程问题的能 力。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点2-3和5-3o毕业要求2-3：掌握对复合材料与工程领域复杂工程问题进行分析与求解。毕业要求5-3：掌握解决复合材料与工程领域复杂问题所需的现代工程工具、基 础知识。程目标毕业要指标点课程 目标 1.1课程 目标 1.2课程 目标 2.1课程 目标 2.2课程 目标 2.3课程 目标 2.4课程 目标 2.5毕业要求2-3qqq毕业要求5-3qqq二课程内容与教学要求第一章绪论（一）课程内容（1）热力学发展史及分类；（2）热力学定律回顾。（二）教学要求了解材料热力学

5、发展史及分类，掌握材料热力学的基本概念，熟悉各种热力学 关系式的推导、适用条件和在材料中的应用。（三）重点与难点（1）重点热力学关系式的推导、适用条件和在材料中的应用。(2)难点热力学关系式的推导。第二章单组元材料的热力学1、课程内容(1)金属相变的体积效应的热力学解释；(2)纯金属中的平衡空位浓度；(3)晶体的热容及由热容计算自由能；(4)单组元材料两相平衡。2、教学要求掌握单组元材料的相变体积效应、热容的概念；掌握热容计算自由能的计算； 掌握单组元材料的两相平衡的计算；了解Gibbs-Helmholtz方程的推导和应用。 3、重点与难点(1)重点单组元材料的相变体积效应、热容的概念及热容计

6、算自由能；(2)难点晶体的热容及由热容计算自由能。第三章二组元相1、课程内容(1)理想溶体和正规溶体近似；(2)溶体的性质；(3)混合物自由能；(4)化学势与活度。2、教学要求掌握理想溶体、正规溶体的概念和区别；掌握混合物自由能的计算；熟悉化学 式与活度的概念和区别。3、重点与难点(1)重点混合物自由能的计算，化学式与活度的概念和区别；(2)难点混合物自由能的计算。第四章 二组元材料热力学1、课程内容(1)两相平衡；(2)固-液两相平衡；(3)溶解度曲线；(4)固溶体间的两相平衡；2、教学要求掌握运用热力学分析材料平衡相成分以及平衡组织的基本方法。3、重点与难点(1)重点两相平衡及相稳定化学参

7、数；(2)难点热力学分析材料平衡相成分以及平衡组织。第五章两个重要的溶体模型1、课程内容(1) Bragg-Williams 近似;(2)双亚点阵模型。2、教学要求掌握Bragg-Williams和双亚点阵模型的含义和应用的条件。3、重点与难点(1)重点Bragg-Williams和双亚点阵模型的含义及应用；(2)难点两种溶体模型的含义及应用条件。第六章相变热力学1、课程内容(1)新相的形成；(2)固溶体的分解；(3)析出相的表面张力效应；(4)二级相变；2、教学要求掌握材料相变的分类，以及相变驱动力的计算；了解析出相的表面张力效应; 了解相变对相平衡的影响。3重点与难点(1)重点材料相变分类

8、以及相变驱动力的计算；(2)难点相变驱动力的计算。第七章多组元相1、课程内容(1)多组元相的正规溶液模型；化合物相；(3)二级相变自由能。2、教学要求了解多组元相的正规溶体模型；了解化合物相自由能计算的原理。3、重点与难点(1)重点多组元相的正规溶体模型；(2)难点化合物相自由能计算的原理。三、课程学时分配及教学方法章(按序填写)教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目 标课堂 教学实 验上 机课 程 实 践小 计第一章绪论44多媒体1.1第二章单组元 材料的热力学66多媒体、板书1. 1； 1.3； 2. 1第三章二组元 相66多媒体、讨论2. 2； 2. 5第四章二组元 材料的热力学44

9、多媒体、板书2. 3； 2. 5第五章两个重 要的溶体模型22多媒体、讨论第六章相变热 力学22多媒体、板书2.4； 2.5第七章多组元 相22多媒体、讨论合计3232多媒体、板书见考核形式考核要求考核权重备注作业按时交、独立完成、清晰5-10%课堂表现出勤、回答问题15-25%期末考试闭卷60-70%、课程考核五、参考书目及学习资料1、金属材料热力学，徐祖耀主编，科学出版社，1981年10月第1版；2、材料热力学，徐祖耀、例麟主编，科学出版社，1999年8月第1版；3、材料热力学和动力学，徐瑞、荆天辅主编，哈尔滨工业大学出版社，2003年12月第1版；4、Thermodynamics of materials，W.C Carter, 2002 （MIT 材料系本科课程）。2017年9月12日