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《材料科学基础》课程教学大纲课程编号：0805000545课程名称：《材料科学基础》课程英文名称：《FundamentalofMaterialSciences》课程类型：必修课总学时：40讲课学时：40学分：2.5适用对象:材料成型与控制工程本科生先修课程：《大学物理》、《物理化学》、《普通化学》一、课程的性质、目的和任务材料科学基础是材料成型与控制工程专业专业基础课。本课程将系统、全面地介绍材料基础理论知识，诸如材料的结合键、材料的晶体结构、晶体结构缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散，材料的塑性变形与强化、材料的亚稳态。本课程着眼于材料基本问题、从金属材料的基本理论出发，将高分子聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起，使学生能把握材料的共性，熟悉材料的个性。通过理论教学与实验教学，使学生不仅能掌握基本理论，善于分析和解决问题，探索新知识的能力。本课程也是材料成型与控制工程专业的技术基础课，它为该专业学生的后续课程，如材料加工成型、材料热处理、材料的性能、工程材料学、材料测试、材料的近代研究方法、计算机在材料科学中的应用等提供基础。二、教学基本要求原子间的键合，晶体学基础、纯金属的晶体结构及特征、离子晶体的结构、共价晶体的结构、晶体的对称性、高分子材料的结构；晶体结构缺陷（包括点缺陷、线缺陷和面缺陷）、材料的相结构；相律、纯金属的结晶理论、晶核的形成、晶核的成长；匀晶相图、共晶相图、包晶二元相图及其分析、铁碳相图；固溶体的凝固理论、共晶合金的凝固理论；三元相图；扩散现象及本质，扩散方程的解及应用、扩散的微观机制、扩散驱动力、反应扩散、影响扩散的因素；滑移与孪晶变形、纯金属及合金的变形强化、冷变形金属的回复与再结晶，金属的热变形、动态回复再结晶，材料的强化理论等。三、教学内容、要求及学时安排本课程的课堂教学时数约为68时，具体章节及学时分配如下：绪论1学时第一章材料的结构4学时第一节原子的键合方式第二节晶体学基本知识第三节纯金属的晶体结构第四节合金相的晶体结构第二章空位与位错6学时第—节空位第二节位错的基本类型及特征第三节柏氏矢量第四节位错的运动第五节位错的应变场和应力能第六节位错的受力第七节位错与晶体缺陷的交互作用第八节位错的萌生与增殖第九节实际晶体中的位错组态第三章材料的表面与界面2学时第二节材料的界面第四章材料的凝固4学时第—节金属液态结构与性能特点第二节金属结晶的基本规律第三节晶核的长大第四节结晶理论的应用第五章二元系相图及合金的凝固与组织9学时第一节二元相图的表示方法第二节匀晶相图及固溶体合金的凝固和组织第三节共晶相图及共晶系合金的凝固和组织第四节匀晶相图及其合金的凝固和组织第五节偏晶相图及其合金的凝固和组织第八节如何分析和使用二元相图第八章材料的塑性变形6学时第一节单晶体的塑性变形第二节多晶体的塑性变形第四节单相固溶体合金塑性变形的特点第五节金属冷加工后的组织和性能的变化第九章冷变形金属的回复、再结晶与热加工4学时第一节冷变形金属的回复第二节冷变形金属的再结晶第三节晶粒的长大第四节金属的热加工第九章固态相变4学时第二节过饱和固溶体的脱溶第三节共析转变第四节马氏体转变合计共40时五、课外习题及课程讨论适当安排学生课堂讨论，每章都留一定量的习题和思考题(除思考题外，书面作业一般在4～8题)。习题一般分知识性、理论分析题和计算题三类。在难度方面应有基本、深入和提高三个级别。针对一些拔尖的学生给他们布置一些特殊的作业。学生除完成课后作业外，完成教师布置的自学章节、完成教师布置的专题阅读。六、教学方法与手段采取启发式和互动式的教学方法，充分利用先进的教学手段，把课程教学与学生自学相结合，以教师讲解为主，适当安排学生课堂讨论和习题课。学生除完成课后作业外，自学教师布置的自学章节和阅读相关的资料、完成教师布置的专题阅读。处理好一般与重点、课堂教学与实验教学、教师讲解与学生自学、知识与能力培养、基础知识经典理论与学科前沿等四个方面的关系。例如，在使学生牢牢掌握重点知识的同时，使学生对一般知识也应有较好的理解：充分利用现代化教学手段，提高课堂教学的信息量：同时，象金相组织等过去要通过实验课观察的，可以通过课堂多媒体教学完成，使实验课更好地发挥培养学生思考和动手能力。有些内容教师必须讲，有些教师不必讲，有些可以让学生自己讲，注意培养学生的自学能力，让学生自己去知识的海洋里扑捉有用的信息，整理笔记，提出报告。特别要注意对学生创新意识和创新能力的培养。精选实验，提高学生的动手能力。七、考核办法考核办法采用闭卷考试和平时考核相结合的办法，按闭卷考试成绩、实验成绩、平时成绩按一定比例记入总成绩。八、推荐教材和教学参考书基本教材：《材料科学基础》：郑子樵主编，中南大学出版社参考书目：(1)《材料科学基础》，刘智恩主编，西北工业大学出版社(2)《材料科学基础》，石德珂、沈莲编，西安交通大学出版社(3)《材料科学基础》徐恒钧主编北京工业大学出版社(4)《材料科学基础》潘金生主编清华大学出版社(5)《金属材料及热处理》崔忠圻主编机械工业出版社九、说明教学内容重点：晶体学基础、纯金属的晶体结构及特征、离子晶体的结构、共价晶体的结构、晶体的对称性、高分子材料的结构；晶体结构缺陷（包括点缺陷、线缺陷和面缺陷）、材料的相结构；相律、纯金属的结晶理论、晶核的形成、晶核的成长；匀晶相图、共晶相图、包晶二元相图、铁碳相图；固溶体的凝固理论、共晶合金的凝固理论；三元相图；扩散现象及扩散方程、扩散的微观机制、扩散驱动力、反应扩散、影响扩散的因素；滑移与孪晶变形、纯金属及合金的变形强化、冷变形金属的回复与再结晶，金属的热变形、动态回复再结晶等。教学内容的难点：晶面指数与晶向指数、晶体的对称性、离子晶体的结构规则、高分子材料的结构、位错的柏氏矢量位错的能量及交互作用、相律及应用、三元相图、晶核的形成、成分过冷、扩散方程的解及其应用、冷变形金属的回复与再结晶。教学内容的深广度：由于本课程内容广泛，而课程教学时数只有40学时，因此在教学过程中—定要抓住重点，讲深讲透，同时，要兼顾知识的系统性，内容的逻辑性。在讲授中，既要给学生打下良好的理论基础,又要有意识地引导学生走近材料科学的前沿。本大纲仅规定基本内容和深、广度的要求，而对教学体系和层次未作详细规定，讲授时应根据各专业实际需求，可作适当调整。