PAGEPAGE4《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：030125開(kāi)課院系：材料學(xué)院材料學(xué)系課程類別：材料專業(yè)必修適用專業(yè)：材料專業(yè)課內(nèi)總學(xué)時(shí)：128學(xué)分：8先修課程：物理化學(xué)、大學(xué)物理、普通化學(xué)一、課程教學(xué)目的本課程是材料科學(xué)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)課，是材料科學(xué)與工程學(xué)科工程技術(shù)人員的基本知識(shí)和基本能力的重要組成部分，同時(shí)又是基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的橋梁。通過(guò)這一課程，使學(xué)生在掌握材料科學(xué)的基本原理基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論解決實(shí)際(專業(yè))問(wèn)題的方法和思路，初步了解材料科學(xué)與工程學(xué)科的思維方法；也為將來(lái)工作過(guò)程自學(xué)材料領(lǐng)域的其他知識(shí)、學(xué)習(xí)新材料和新工藝打下良好的基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)基本要求1．課程重點(diǎn)：掌握材料內(nèi)部基本的性質(zhì)和材料制備過(guò)程中材料內(nèi)部發(fā)生的基本變化及規(guī)律，以及材料所表現(xiàn)出的行為；學(xué)會(huì)到將材料科學(xué)基本原理應(yīng)用于分析材料制備過(guò)程并進(jìn)行優(yōu)化的方法和思路。2．課程難點(diǎn)：(1)本課程是學(xué)生全面接觸專業(yè)領(lǐng)域的課程，它具有概念多、知識(shí)面寬、應(yīng)用基礎(chǔ)理論廣的特點(diǎn)。(2)本課程涉及內(nèi)容非常廣泛，有交叉學(xué)科的特征，學(xué)生常在綜合運(yùn)用以前所學(xué)知識(shí)上遇到困難。學(xué)生不習(xí)慣于將以前所學(xué)知識(shí)及時(shí)應(yīng)用到后續(xù)課程，例如，學(xué)生常常不適應(yīng)將數(shù)學(xué)理論應(yīng)用到材料科學(xué)基礎(chǔ)課程中。(3)學(xué)生習(xí)慣于學(xué)新知識(shí)，但不習(xí)慣于馬上運(yùn)用新知識(shí)；而本課程的特點(diǎn)是后面的許多章節(jié)要用到以前章節(jié)的知識(shí)；若不及時(shí)消化前面各章節(jié)內(nèi)容，后面的章節(jié)也很難學(xué)通。因此，本課程學(xué)習(xí)時(shí)要多思考各章、各節(jié)、各概念間的區(qū)別和聯(lián)系。(4)學(xué)生習(xí)慣了數(shù)學(xué)、物理中嚴(yán)格的推導(dǎo)，而對(duì)本課程常出現(xiàn)的簡(jiǎn)化推導(dǎo)過(guò)程不適應(yīng)；不了解實(shí)際過(guò)程很復(fù)雜，只有經(jīng)必要的簡(jiǎn)化，避開(kāi)次要問(wèn)題，才能及時(shí)地解決主要問(wèn)題。3．能力培養(yǎng)要求：根據(jù)本課程的任務(wù)和目標(biāo)，打下材料科學(xué)與工程學(xué)科的良好基礎(chǔ)，培養(yǎng)用基礎(chǔ)理論分析實(shí)際問(wèn)題的能力以及培養(yǎng)一定的自學(xué)能力。（1）通過(guò)習(xí)題完成的質(zhì)量來(lái)評(píng)價(jià)。各章安排適當(dāng)?shù)木毩?xí)題。包括四種類型：一種是通過(guò)練習(xí)題掌握材料科學(xué)領(lǐng)域的基本數(shù)值概念；一種是通過(guò)練習(xí)題掌握和理解學(xué)習(xí)中的基本理論和規(guī)律；一種是通過(guò)練習(xí)題培養(yǎng)學(xué)生分析和解決具體問(wèn)題的能力；最后一種是需要學(xué)生經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)呐νㄟ^(guò)作練習(xí)題使學(xué)生在原有基礎(chǔ)上跨越新臺(tái)階和擴(kuò)大知識(shí)面。這最后一種練習(xí)題是對(duì)比較有能力的學(xué)生提供的。（2）通過(guò)答疑來(lái)評(píng)價(jià)。本課程開(kāi)課期間每周都有答疑時(shí)間，對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題，以及對(duì)學(xué)生的質(zhì)疑可考察學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。（3）通過(guò)期中和期終考評(píng)來(lái)評(píng)價(jià)。（4）通過(guò)課堂研討、課后參加‘科研小組’及使用‘學(xué)生自學(xué)平臺(tái)’內(nèi)軟件包完成的作業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生能力的考察。三、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)課堂教學(xué)（128學(xué)時(shí)）1.晶體學(xué)基礎(chǔ)（11學(xué)時(shí)）1.1晶體的基本特征1.2晶體結(jié)構(gòu)和點(diǎn)陣1.3對(duì)稱性1.4晶系和點(diǎn)陣幾何1.5極射赤面投影2.固體材料中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（20學(xué)時(shí)）2.1電子波動(dòng)性與孤立原子中的電子態(tài)2.2金屬中電子態(tài)的量子自由電子理論2.3周期勢(shì)場(chǎng)中的電子狀態(tài)2.4固體中的電子能帶結(jié)構(gòu)特征2.5固體材料中的典型電子態(tài)2.6固體電子態(tài)理論的應(yīng)用3.晶體結(jié)構(gòu)（10學(xué)時(shí)）3.1晶體結(jié)構(gòu)分類和晶體結(jié)構(gòu)符號(hào)3.2原子（離子）堆垛和配位3.3原子半徑和離子半徑3.4單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)3.5化合物和中間相的晶體結(jié)構(gòu)3.6固溶體及中間化合物3.7同素異構(gòu)和多型性3.8準(zhǔn)晶4．非晶態(tài)與半晶態(tài)（7學(xué)時(shí)）4.1非晶態(tài)4.2聚合物4.3液晶5.相圖（10學(xué)時(shí)）5.1吉布斯相律5.2單元系相圖5.3二元系相圖5.4三元系相圖5.5相圖的熱力學(xué)基礎(chǔ)5.6相圖計(jì)算6.晶體中的點(diǎn)缺陷和線缺陷（13學(xué)時(shí)）6.1點(diǎn)缺陷6.2線缺陷（位錯(cuò)，本章的主要內(nèi)容）6.3在晶態(tài)聚合物中的缺陷7.面缺陷和體缺陷（9學(xué)時(shí)）7.1晶體表面7.2平移界面7.3晶界7.4相界面7.5多晶體和多相材料的平衡形貌7.6體缺陷8.材料中原子擴(kuò)散（10學(xué)時(shí)）8.1擴(kuò)散機(jī)制8.2擴(kuò)散的唯象理論8.3擴(kuò)散的微觀理論8.4離子晶體中的擴(kuò)散8.5高擴(kuò)散率的通道8.6在玻璃中的擴(kuò)散8.7聚合物中的擴(kuò)散8.8反應(yīng)擴(kuò)散8.9影響擴(kuò)散系數(shù)的因素9.材料的形變（8學(xué)時(shí)）9.1彈性形變（晶體及彈性體的彈性形變）*9.2單晶體的滑移9.3起始塑性形變及流變應(yīng)力9.4單晶體的應(yīng)力應(yīng)變曲線及加工硬化9.5形變孿晶9.6多晶體的塑性變形9.7形變織構(gòu)9.8聚合物的形變10.相變的基本原理（6學(xué)時(shí)）10.1相變分類10.2相變的熱力學(xué)(驅(qū)動(dòng)力)10.3相變的形核10.4核心的長(zhǎng)大10.5轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)10.6亞穩(wěn)平衡過(guò)渡相的形成10.7顆粒粗化(Ostwald熟化)11.凝固（8學(xué)時(shí)）11.1凝固的過(guò)冷與再輝11.2單相固溶體凝固11.3共晶凝固和包晶凝固11.4鑄錠的凝固11.5熔焊及特殊凝固工藝11.6玻璃體的形成與晶化11.7聚合物的結(jié)晶12.固態(tài)轉(zhuǎn)變（16學(xué)時(shí)）12.1合金的脫溶12.2共析轉(zhuǎn)變12.3塊形轉(zhuǎn)變12.4連續(xù)型轉(zhuǎn)變12.5無(wú)擴(kuò)散型相變12.6回復(fù)和再結(jié)晶12.7燒結(jié)過(guò)程四、主要教材及參考讀物教材：1．余永寧主編,《材料科學(xué)基礎(chǔ)》，高等教育出版社,2006年（2012年再版）。2．各章還列出有關(guān)的參考讀物。1).Б.К.因斯坦著，吳自勤譯，《現(xiàn)代晶體學(xué)(第一卷)》，中國(guó)科技大學(xué)出版社，19902).張克從著，《近代晶體學(xué)基礎(chǔ)(上冊(cè))》，科學(xué)出版社，19873).方俊鑫，陸棟編，《固體物理學(xué)》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，上海，1980年第1版，1993年第10次印刷4).沈仲鈞，馮茂仁，《量子力學(xué)》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，19885).陳敬中主編,現(xiàn)代晶體化學(xué),高等教育出版社,20016).M.V.斯溫主編,陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能,第一章（材料科學(xué)與技術(shù)叢書(shū)第11卷）,科學(xué)出版社,19987).馮端，師昌緒,劉治國(guó),材料科學(xué)導(dǎo)論,化學(xué)工業(yè)出版社,20028).張圣弼，李道子，相圖(原理、計(jì)算及在冶金中的應(yīng)用，冶金工業(yè)出版社，19869).J.P.Hirth，DislocationinPhysicalMetallurgy3rdedition；North-HollandPhysicsPublishing，198310).馮順華,晶體位錯(cuò)理論基礎(chǔ),第一卷,科學(xué)出版社,198811).李恒德，肖紀(jì)美主編，材料表面與界面，清華大學(xué)出版社，199012).哈寬富，金屬力學(xué)性質(zhì)的微觀理論，科學(xué)出版社，198313).R.W.CahnandP.Haasen.PhysicalMetallurgy.Fourth,revisedandenhancededition.ElsevierScienceBV.199614).弗萊明斯著，關(guān)玉龍等譯，凝固過(guò)程，冶金工業(yè)出版社,198115).戴維斯著，舒震等譯，凝固與鑄造，機(jī)械工業(yè)出版社,198116).D.A.Port,K.E.Eastering,M.Y.Sherif.PhaseTransformationsinmetalsandalloys.3rded.（金屬和合金中的相變，陳冷，余永寧譯，2011年，高等教育出版社）。五、作業(yè)1．見(jiàn)教材中每章后的習(xí)題；2．部分習(xí)題解答見(jiàn)余永寧編《金屬學(xué)原理習(xí)題解答》，冶金工業(yè)出版社，2004六、說(shuō)明本課程配有‘課程網(wǎng)站’（學(xué)校網(wǎng)頁(yè)\本科生\精品課