《材料物理》教學(xué)大綱

《材料物理》課程教學(xué)大綱一、課程的基本信息適應(yīng)對象：物理學(xué)專業(yè)應(yīng)用物理方向本科生（理科）課程代碼：16E04716學(xué)時分配：54學(xué)時賦予學(xué)分：3學(xué)分先修課程：力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)后續(xù)課程：量子力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理、固體物理二、課程性質(zhì)與任務(wù)《材料物理》是物理學(xué)應(yīng)用物理專業(yè)的一門基礎(chǔ)必修課，本課程的任務(wù)是通過各種教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握金屬物理、半導(dǎo)體物理、磁學(xué)、電介質(zhì)物理等多學(xué)科基礎(chǔ)理論。三、教學(xué)目的與要求通過材料物理的教學(xué)，使學(xué)生獲得材料學(xué)方面相對完整而充實(shí)的知識，對近代物理學(xué)的全貌有一個基本的和概括的了解，畢業(yè)后可適應(yīng)材料研究與開發(fā)工作。四、教學(xué)內(nèi)容與安排第一章

緒論

（4課時）教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)

材料結(jié)構(gòu)層次

第二節(jié)

工程材料常見性質(zhì)與性能第三節(jié)

材料的選擇

第四節(jié)

材料的加工工藝、材料性能的環(huán)境效應(yīng)

教學(xué)要求：

了解發(fā)展背景以及本課程的主要內(nèi)容；介紹本課程的主要特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法；了解本課程的目的和要求。第二章

固體的晶體結(jié)構(gòu)

（8課時）教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)

晶體結(jié)構(gòu)及特性第二節(jié)

晶體結(jié)構(gòu)的周期性

第三節(jié)

晶體結(jié)構(gòu)的對稱性

第四節(jié)

晶體結(jié)構(gòu)的表征

第五節(jié)

常見晶體結(jié)構(gòu)

第六節(jié)

實(shí)際晶體的結(jié)構(gòu)特征

第七節(jié)

倒易點(diǎn)陣

教學(xué)要求：

1.

使學(xué)生掌握晶體與非晶體的特點(diǎn)；

2.

了解空間點(diǎn)陣、結(jié)晶學(xué)指數(shù)、晶向與晶面的關(guān)系；

3.

掌握金屬晶體的結(jié)構(gòu)、非金屬元素單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)；無機(jī)化合物結(jié)構(gòu)。第三章

固體的能帶理論基礎(chǔ)

（8課時）教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)

固體中的電子狀態(tài)和能帶的形成

第二節(jié)

周期勢場中的電子狀態(tài)和能帶結(jié)構(gòu)

第三節(jié)

布里淵區(qū)和能帶理論

第四節(jié)

導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體

第五節(jié)

能帶理論意義及其局限性

教學(xué)要求：

1.

使學(xué)生掌握能帶結(jié)構(gòu)示意圖；

2.

理解晶體中電子運(yùn)動的量子狀態(tài)；3.

掌握布里淵區(qū)和能帶理論。第四章

晶體的結(jié)構(gòu)缺陷及其運(yùn)動

（6課時）教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)

點(diǎn)缺陷

第二節(jié)

位錯

第三節(jié)

位錯和缺陷相互作用

第四節(jié)

晶體中位錯的產(chǎn)生極其觀察

第五節(jié)

常見晶體中的特殊位錯結(jié)構(gòu)

第六節(jié)

晶界和相界

教學(xué)要求：

1.

掌握晶體缺陷的類型及缺陷反應(yīng)表示法；

2.

了解晶體缺陷有利于分析研究結(jié)構(gòu)敏感性能

的變化規(guī)律和相變、擴(kuò)散、塑性變形、再結(jié)晶以及氧化、燒結(jié)等現(xiàn)象，對探索材料晶體中的奧秘和推動材料科學(xué)的發(fā)展起著重要作用。

第五章

固體表面和界面結(jié)構(gòu)與特性

（4課時）教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)

固體表面和界面結(jié)構(gòu)

第二節(jié)

吸附與偏析

教學(xué)要求：

1.

掌握固體的表面及其結(jié)構(gòu)；

2.

掌握潤濕與粘附：潤濕的類型、接觸角和Young方程、非理想固體表面上的接觸角（選講）、粘附及其化學(xué)條件。

第六章

合金相與相圖

（6課時）教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)

合金相

第二節(jié)

固溶體

第三節(jié)

熱力學(xué)平衡與相圖

第四節(jié)

Fe-C相圖

教學(xué)要求：

1.

掌握相圖、相平衡條件和純晶體材料的凝固理論，了解多種生長機(jī)制和凝固理論的應(yīng)用；

2.

掌握相圖的熱力學(xué)基礎(chǔ)知識，能運(yùn)用成分—自由能曲線推測相圖；

3.

掌握勻晶、共晶、包晶和溶混間隙三種基本相圖和其凝固特點(diǎn)以及成分過冷對組織形態(tài)的影響。了解平衡凝固和非平衡凝固的組織變化。

第七章

固體中的擴(kuò)散

（8課時）教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)

菲克定律和擴(kuò)散方程的解

第二節(jié)

擴(kuò)散的院子理論

第三節(jié)

影響擴(kuò)散的因素

第四節(jié)

擴(kuò)散熱力學(xué)

第五節(jié)

反應(yīng)擴(kuò)散

第六節(jié)

離子晶體中的擴(kuò)散

教學(xué)要求：

1.

了解影響擴(kuò)散的主要因素；

2.

學(xué)會根據(jù)相圖分析

反應(yīng)擴(kuò)散后形成的組織；

3.

學(xué)會識別典型三元合金的顯微組織和應(yīng)用三元相圖分析各種三元合金平衡或平衡組織的形成過程。

第八章

相變

（2課時）教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)

相變及其分類

第二節(jié)

脫溶沉淀-擴(kuò)散相變

教學(xué)要求：

1.

掌握相變分類、相變條件；

2.

液相的不混溶現(xiàn)象、調(diào)幅分解的動力學(xué)、分相的結(jié)晶化學(xué)觀點(diǎn)。

第九章

材料的強(qiáng)化、斷裂和疲勞

（8課時）教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)

合金強(qiáng)化、復(fù)合材料及強(qiáng)化

第二節(jié)

斷裂及斷裂力學(xué)概述

第三節(jié)

斷裂物理基礎(chǔ)

第四節(jié)

韌性-脆性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象

第五節(jié)

交變應(yīng)力與疲勞

第六節(jié)

軸流泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論和性能

第七節(jié)

材料的疲勞循環(huán)特性

教學(xué)要求：

1.

掌握低溫?cái)嗔雅c疲勞：韌-脆轉(zhuǎn)化理論、低溫疲勞；高溫蠕變與疲勞：

2.

熟悉掌握離心式泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線及其意義；

3.

高溫蠕變、高溫疲勞；環(huán)境斷裂——?dú)浯啵簹浯唷渲麻_裂機(jī)理；材料的疲勞與斷裂；五、教學(xué)設(shè)備和設(shè)施使用多媒體教學(xué)設(shè)備。六、課程考核與評估考核方式：閉卷考試，評估以期評成績?yōu)闇?zhǔn)。期評成績（100%）=考勤(占10%)+平時作業(yè)(占20%)+期末考試(占70%)。免修的本科學(xué)生的“期評成績等于其期考成績”。 七、附錄教材：楊尚林

等主編

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材料物理導(dǎo)論.哈