《材料科学基础II》教学大纲（本科）.docx

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1、材料科学基础II教学大纲课程英文名Fundamentals of Materials ScienceII课程代码学分3总学时48理论学时48实验/实践学时课程类别学科基础课课程性质必修先修课程材料科学基础I适用专业材料化学开课学院材料执笔人审定人制定时间2018年4月注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位材料科学基础课程是材料科学与工程一级学科下设的公共性专业基础理论课，它是材料 化学专业本科生在完成公共基础课和部分技术基础课后，于专业课或专业方向课开设前的一门专 业基础必修课程，也是材料化学专业最重要的核心课程之一。

2、材料科学基础是讲授材料科学研究的基础理论，它将各种材料（包括金属、陶瓷、高分 子材料）的微观特性和宏观规律建立在共同的理论基础上，用于指导材料的研究、生产、应用和 发展。本课程以结构为核心，主要介绍材料科学中的共性规律，即材料的成分-加工工艺-结构- 性能-材料用途之间相互关系及制约规律。材料科学基础在课程教学上跨越两个学期，分成材料科学基础I与材料科学基础 n两个部分，材料科学基础n内容主要包括扩散、固态相变、形变与再结晶和材料功能特性。 通过该课程的学习，可以从多方面为本科生的专业课程学习奠定扎实的综合专业基础。（二）课程目标1 .熟练掌握扩散的微观机制和影响扩散的微观因素；掌握菲克第一定

3、律与菲克第二定律的含 义，并能用其求解一些较简单的扩散问题；掌握扩散的驱动力是化学势梯度，掌握“上坡扩散” 现象。掌握柯肯达尔效应的起因。2 .掌握固态相变的概念和特征、分类；熟练掌握扩散型相变和非扩散型相变的主要特征；熟 练掌握马氏体转变的特征；掌握固态相变的热力学与动力学分析；掌握脱溶沉淀和调幅分解的区 别；3 .熟练掌握滑移临界分切应力的概念；熟练掌握滑移的位错机制；熟练掌握材料强化的四种 主要手段；理解弹性变形的特点和不完整性；掌握滑移与李生的异同点；掌握多晶体塑性变形的 特点；掌握屈服现象与应变时效；掌握回复与再结晶的机制；掌握再结晶温度及其晶粒长大的影 响因素；掌握一次与二次再结晶

4、；掌握金属的热变形、蠕变与超塑性。4 .理解能带的概念和意义；掌握导体、半导体和绝缘体的能带特征，并解释三者电导率差异 的原因；掌握金属电阻产生的原因及其影响因素；掌握本征半导体和掺杂半导体的概念及导电行 为的差异原因；掌握热容的概念和热膨胀现象；掌握热传导的机制；掌握原子磁矩的来源；掌握 磁化曲线和磁滞回线的特征和意义。掌握受激辐射和吸收的概念。二、课程目标达成的途径与方法材料科学基础2课程教学以课堂教学为主，培养学生利用所学材料学的相关知识，进行 材料合成与制备工艺的分析和设计，培养学生运用材料基础知识，分析和解决控制科学与工程领 域复杂工程问题的能力。1 .课堂教学主要讲述材料科学中的一

5、些基本概念、基本原理和基本分析方法。并将实际的 工程材料实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的理论知识，提高学习材料科学的 兴趣，形成良好的思维方式和学习方法。在课堂教学中，充分引入互动环节，提高教学效果。2 .针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学生自主学习环节, 训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1毕业要求2毕业要求课程目标1课程目标2注：1.支撑强度分别填写H、M或L （其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。四、课程主要内容与基本

6、要求基本要求：（L1-了解，L2-理解，L3-掌握，L4-熟练掌握）知识点主要内容基本要求固体中的扩散扩散的本质与分类L2扩散的宏观规律L3扩散的微观机制和影响扩散的因素L4扩散的热力学分析L3反应扩散与离子晶体中的扩散L2固态相变概要（定义、特点、分类）L3固态相变热力学与动力学L3扩散型相变L4非扩散型相变（马氏体相变）L4过渡型相变L2材料的形变弹性变形L2单晶体与多晶体的塑性变形L4合金的变形与强化L4冷变形金属的组织与性能L3回复与再结晶、晶粒长大L3金属的热变形、蠕变与超塑性L3功能材料的物理基础能带的形成L2电性能L3磁性能L3光性能L3热性能L3五、课程学时安排章节号教学内容学

7、时 数学生任务对应课程目 标第6章扩散的本质与分类；扩散的宏观规律；扩散的微观机制和影响扩散的因素；扩散的热力学分析；反应扩散与离子晶体中的扩散；101 .作业回顾上学期知识点2 .课前思考扩散的实例以及 影响扩散快慢的因素3 .针对菲克第二定律的应用 计算安排专题训练4 .完成习题8作业课程目标1第7章概要（定义、特点、分类）； 固态相变热力学与动力学； 扩散型相变；非扩散型相变（马氏体相变）； 过渡型相变；101 .课前思考Fe-C相图的构建 过程以及其中涉及到的固态 相变2 .针对固态相变与液体凝固 的异同点安排专题讨论3 .完成习题1-8作也课程目标1；课程目标2第8章弹性变形；单晶体

8、与多晶体的塑性变形；合金的变形与强化；冷变形金属的组织与性能； 回复与再结晶、晶粒长大；金属的热变形、蠕变与超塑性；181 .课前思考生活中的金属、 陶瓷与高分子材料的形变难 易程度及可能的影响因素2 .针对材料的几种强化机制 安排专题讨论3 .完成习题1-10作业课程目标3第9章能带的形成； 电性能； 磁性能； 光性能； 热性能；101 .课前思考原子核外电子排 布规律和总结生活中常见的 电、磁、光、热功能材料。2 .完成习题1-5作业3 .自由选题，通过改善材料 的组织结构来调控材料的性 能安排PPT专题作业课程目标4六、实践环节及基本要求序 号实验项目名称学时基本要求学生任务实验 性质实

9、验 类别1 注：1,实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。七、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核平时作业成绩：考核课堂教学各 知识点的复习程度、听课效果和 掌握程度；课堂表现成绩：以点验到课率和 课堂提问、课堂测验形式，检验 学生学习态度。平时作业成绩：共6次作 业，单次满分10分，共 60分。课堂表现成绩：共40分。 分5次点到，15分；课堂 讨论和遵守纪律情况，15 分，；课堂测验，10分。30%期末考核闭卷试卷参考答案和评分标 准70%考核类别考试成绩登记方式百分制八、推荐教材与主要参考书（-）推荐教材：材料科学基础材料科学与工程学院编（二）主要参考书：1 .材料科学基础，胡震祥，上海交通大学出版社2 .材料科学基础教程，赵品等，哈尔滨工业大学出版社3 .材料科学名人典故与经典文献，杨平，高等教育出版社4 .迷人的材料一10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事，马克.米奥多尼克 （英国），北京联合出版公司