材料科學基礎課程教學大綱

第第頁《材料科學基礎》課程教學大綱第一章原子結構與鍵合了解并掌握5種原子間的鍵結合：金屬鍵、離子鍵、共價鍵、范德瓦爾斯力、氫鍵。主要內容：晶體學基礎、金屬的晶體結構、金屬的相結構、離子晶體結構、共價晶體結構、聚合物晶態(tài)結構、非晶態(tài)結構。要求：1、了解點陣與晶胞的概念。2、熟練掌握晶向指數(shù)與晶面指數(shù)的標定與晶向及晶面的確定。3、了解晶體的對稱性與晶體投影4、掌握bcc、fee、hep三種典型晶體結構（單晶胞中原子數(shù)、致密度、配位數(shù)、原子半徑、間隙、原子堆垛順序等）。5、了解固溶體的類型及影響固溶體溶解度的因素。6、了解金屬間化合物的基本類型及特點。第三章晶體缺陷主要內容：點缺陷、位錯的基本概念、位錯的運動、位錯的彈性性質、實際晶體中的位錯、位錯的增殖機制、晶體的面缺陷。要求：1、了解點缺陷的熱力學穩(wěn)定性。2、掌握點缺陷平衡濃度的計算及獲得過飽與空位的方法。3、了解位錯的基本類型與結構特征及運動方式。4、了解柏氏矢量的確定方法物理意義，掌握柏氏矢量的特性，能熟練的根據(jù)柏氏矢量定義各種位錯（如刃位錯、螺位錯、混與位錯、部分位錯、單位位錯與全位錯等）。5、掌握位錯的運動規(guī)律、滑移與塑性變形的關系及運動位錯的交割作用。6、掌握螺位錯、刃位錯的應力場特點、應變能的大小。7、掌握位錯的線張力、作用在位錯上的力及位錯間的交互作用力。8、了解層錯、肖克萊不全位錯與弗蘭克不全位錯；了解擴展位錯及其寬度、束集與交滑移。9、掌握位錯反應的能量條件。10、了解界面能的概念及界面能對相變的影響。11、了解小角晶界及大角晶界的概念及結構；了解晶界的特性12、了解共格相界、半共格相界及非共格相界的結構特點。主要內容：擴散的表象理論、擴散的熱力學分析、擴散的原子理論、影響擴散的因素、反應擴散、離子晶體中的擴散。要求：1、熟練掌握擴散第一定律的含義及各參數(shù)的量綱，能用第一定律解決一些擴散問題。2、掌握擴散第二定律的誤差解、高斯解與正弦解的形式，并用來解決一些簡單的擴散問題。3、熟練掌握擴散系數(shù)D的表達式及影響擴散的因素。4、了解擴散的驅動力與擴散方向的判據(jù)。5、掌握擴散機制、原子跳躍與擴散的關系及相應的擴散系數(shù)表達式。6、掌握反應擴散的概念及特點，并能根據(jù)相圖確定反應擴散滲層的組織分布及濃度分布。第五章材料的形變與再結晶主要內容：材料受力情況下的力學行為、彈性變形與粘彈性、單晶體的塑性變形、多晶體的塑性變形、變形后的組織與性能、合金的塑性變形、變形晶體加熱時的變化、回復、再結晶、再結晶后晶粒的長大、熱加工對材料組織與性能的影響。要求：1、掌握塑性變形的兩種基本形式及其機制、特點與區(qū)別。2、掌握單晶體拉伸及壓縮時初始滑移系的確定方法及晶體轉動規(guī)律。3、掌握派－納力的概念及其表達式的含義。4、掌握多晶體、固溶體及兩相與金的塑性變形特點及細晶強化、固溶強化、彌散強化與形變強化的機制及強化效果表達式。5、了解屈服現(xiàn)象與應變時效及其對實際生產的影響與消除方法。6、了解塑性變形對材料組織與性能的影響，掌握加工硬化行為與位錯滑移的關系。7、了解冷變形金屬在加熱時組織與性能的變化規(guī)律8、掌握回復機制即回復動力學在生產中的應用。9、掌握再結晶形核機制及再結晶動力學在生產中的應用。10、了解晶粒正常長大的驅動力及晶界遷移的規(guī)律。11、了解晶粒異常長大現(xiàn)象及再結晶織構。12、了解熱加工對材料組織與性能的影響。第六章單組元相圖及純晶體的凝固主要內容：單元系相變的熱力學及相平衡、純晶體的凝固。要求：1、掌握相律及其應用2、掌握結晶的熱力學條件、結構條件、能量條件與動力學條件。3、掌握均勻形核的臨界晶核半徑與形核功的計算方法。4、了解液－固界面結構及液－固界面前沿液體的溫度分布對晶體形態(tài)的影響。5、掌握結晶理論的實際應用。第七章二元系相圖及其合金的凝固主要內容：相圖的表示與實驗測定方法、相圖的熱力學基礎、二元相圖分析、二元合金的凝固理論、高分子合金概述。要求：1、掌握多相平衡成分確定的公切線方法。2、掌握自由能－成分曲線與二元相圖的對應關系。3、掌握相、組織及組織組成物等基本概念。4、掌握勻晶、共晶、共析及包晶等相圖，并能根據(jù)相圖分析與金的平衡結晶過程及凝固組織。5、熟練掌握杠桿定律及相應的計算。6、熟練掌握Fe-Fe3C及鐵碳合金的平衡結晶過程與室溫組織。37、了解平衡狀態(tài)下鐵碳合金的成分、組織、性能之間的對應關系。第八章三元相圖主要內容：三元相圖基礎、固態(tài)互不溶解的三元共晶相圖、固態(tài)有限互溶的三元共晶相圖、實用三元相圖舉例。要求：1、掌握三元合金相圖的成分表示法。2、掌握等含量法則、等比例法則、直線法則、杠桿法則與重心定律的含義及應用。3、掌握各相區(qū)的空間結構特點、在截面圖中的形狀特點及相區(qū)接觸法則。4、掌握四相反應的類型及判斷方法。5、掌握水平截面圖與垂直截面圖的分析方法。6、根據(jù)投影圖能熟練分析與金的凝固過程并計算組織組成物的相對量。第九章材料的亞穩(wěn)態(tài)主要內容：納米晶材料、準晶態(tài)、非晶態(tài)材料。要求：1、了解納米材料的結構特點、性能特點與制備方法。2、了解