材料熱力學教學大綱

1、材料熱力學一、課程說明課程編號：070108Z10課程名稱：材料熱力學/ Thermodynamics of Materials課程類別：專業(yè)教育課程學時/學分：32/2先修課程要求：材料科學基礎、物理化學適應專業(yè)：高分子材料與工程、材料化學、粉體材料科學與工程教學參考書：1. 徐祖耀、李霖著.材料熱力學.北京：科學出版社.2005年；2. 何曼君著.高分子物理.上海：復旦大學出版社.2006年；3. 郝士明編著.材料熱力學.北京：化學工業(yè)出版社.2003年；4. 西澤泰二著. 郝士明譯. 微觀組織熱力學.北京：化學工業(yè)出版社.2006年。二、課程設置的目的意義材料熱力學是材料科學與工程專業(yè)的

2、主要基礎課程之一。它是以熱力學的原理和方法研究材料學問題，諸如相組成、相穩(wěn)定性、相變的方向及相變驅(qū)動力等。本課程分為熱力學基本原理和在材料科學中的一些基本應用兩個部分。首先本課程介紹了經(jīng)典熱力學定律的基本原理、熱力學基本關系式，討論了熱力學理論在可壓縮系統(tǒng)和不可壓縮系統(tǒng)的應用，主要研究各種系統(tǒng)的熱力學性質(zhì)以及穩(wěn)定性和相平衡等問題。第二部分側重于把熱力學的基本原理應用于高分子溶液、相圖的分析、表面與界面效應，為材料的制備、熱處理過程，以及材料在服役過程中性能變化的分析提供熱力學理論基礎。通過本課程的學習，使學生掌握經(jīng)典熱力學的基本知識，并能夠把熱力學的基本原理和方法應用于材料科學的理論研究和實踐

3、中。三、課程的基本要求知識：掌握“材料熱力學”的基本概念和規(guī)律，狀態(tài)函數(shù)、容量性質(zhì)和強度性質(zhì)以及熱力學定律。了解熱力學性質(zhì)的實驗與測定方法，掌握熵判據(jù)和自由能判據(jù)的具體應用。理解相圖和自由能的對應關系，會繪制簡單的二元、三元相圖，了解用于相圖熱力學計算的熱力學模型及計算的基本思路，學會簡易的相圖熱力學計算步驟，了解相圖計算軟件的發(fā)展狀況；理解相變驅(qū)動力及其計算方法?；跓崃W基礎形成材料成分-組織結構基本知識結構。能力：從應用的角度開發(fā)新材料和選擇制備工藝參數(shù)，將材料熱力學的知識用于解決材料制備的工程問題；以熱力學的原理和方法研究材料學問題，諸如相組成、相穩(wěn)定性、相變的方向及相變驅(qū)動力等；掌握

4、最基本的材料設計理念，針對具體問題提出有效的解決方案，提高開發(fā)新材料的能力；素質(zhì)：通過課程中的分析討論辯論培養(yǎng)分析溝通交流素質(zhì)，建立材料設計制備到應用的思維模式。通過課外導學的模式，提升自主學習和終身學習的意識，形成不斷學習和適應發(fā)展素質(zhì)。四、教學內(nèi)容、重點難點及教學設計章節(jié)教學內(nèi)容總學時學時分配教學重點教學難點教學方案設計（含教學方法、教學手段）講課（含研討）實踐第1章概論材料熱力學學科的建立及研究內(nèi)容；材料熱力學在新材料設計研發(fā)中的應用220材料熱力學的研究內(nèi)容及新材料設計研發(fā)中的應用用典型歷史事件和案例相結合講解材料熱力學的重要意義及研究內(nèi)容第2章熱力學基礎熱力學定律；自由能及熱力學基本

5、方程；磁性對熱力學性質(zhì)的貢獻；熱力學性質(zhì)的評估；穩(wěn)定圖及其在界面反應中的應用；熱力學發(fā)展里程碑880熱力學定律及判據(jù)，磁性對熱力學性質(zhì)的貢獻熵概念的理解，熵變及吉布斯自由能變化的 計算教學思路：通過狀態(tài)變量引入熱力學定律及基本方程，通過實例解釋磁性對熱力學性質(zhì)的貢獻以及熱力學穩(wěn)定圖。教學模式：6學時課程講授；1學時典型例題分析；1學時專題討論；第3章熱力學模型溶體相的熱力學模型;亞點陣模型440規(guī)則及次規(guī)則溶液模型，亞點陣模型各項的意義模型的選擇及確定依據(jù)教學思路：通過圖示法解釋溶體相的熱力學模型。通過實例引入亞點陣模型的選擇及確定依據(jù)。教學模式：3學時的課程講授，1學時的課堂練習及討論。結合

6、課后練習鞏固知識點。第4章相圖熱力學合金相圖基礎；希爾反應圖和相圖拓撲學660相圖的實驗測定方法，繪制 相圖希爾反應圖及相圖拓撲學的理論背景教學思路：分類法介紹相圖實測方法，結合專題介紹希爾反映圖集相圖拓撲學的原則。教學模式：課前導學、課堂講授、課中提問 搶答。第5章相變熱力學相變概述；新相的形成和形核驅(qū)動力；第二相析出的相變驅(qū)動力；析出相的表面張力效應；晶間偏析；調(diào)幅分解和馬氏體相變660形核驅(qū)動力與相變驅(qū)動力的計算及 應用調(diào)幅分解和馬氏體相變教學思路：通過圖示及案例分析解釋形核及相變驅(qū)動力；以典型合金體系為例介紹調(diào)幅分解及馬氏體相變。教學模式：課前導學、課堂分析、課堂討論、知識搶答。第6章材料設計與熱力學基礎的報告CALPHAD方法及Thermo-Calc軟件；以熱力學為基礎的材料設計相關報告440基于熱力學基礎的材料設計思路教學思路：基于具體案例分析介紹基于熱力學基礎的材料設計思路。教學模式：課外文獻資料、課堂講授、專題 討論。復習、考試220合計32320五、實踐教學內(nèi)容和基本要求本課程不含實踐學時。六、考核方式及成績評定教學過程中采取講授、討論、分析、大型作業(yè)、課前導學的方式進行，注重過程考核，考核方式包括：筆試、作業(yè)、討論、辯論、課內(nèi)互動，課外閱讀等；過程考核占總評成績的50%，期末考試占50%。考核內(nèi)容考