课程概述

武汉理工大学的《材料科学基础》是材料科学与工程专业(含试点班)、无机非金属材料专业、材料物理专业、材料化学、新能源材料与器件专业等专业的重要的学科基础课之一,是衔接基础课与专业课的桥梁,是材料类本科生的必修课程。

课程是在突出无机非金属材料原理的基础上,兼顾了金属材料、高分子材料科学原理,形成的覆盖材料科学与工程知识体系的一门重要学科基础课,主要从一级学科层次阐述材料的组成与结构、制备与加工、性质、使用性能等材料科学与工程各要素之间的相互关系及其制约规律。

通过该课程的学习,使学生掌握晶体结构、晶体结构缺陷、非晶态结构与性质、表面结构与性质、相平衡与相图、基本动力学过程扩散、材料中的相变、材料制备中的固态反应、烧结等方面的科学原理与工程方法,全面理解材料科学中的共性规律,即材料的组成-形成(工艺)条件-结构-性能-材料用途之间的相互关系及制约规律,通过科学思维方法的训练,培养学生运用科学原理解决实际问题的工程能力,为将来从事材料设计及研发工作奠定必要的基础。

   

 

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


预备知识

高等数学,工程数学,大学物理,基础化学,物理化学

授课大纲

第一周 材料引言

第一讲 什么是材料

第二讲 材料的使用性能与工艺性能

第三讲 材料发展简史

第四讲 材料的分类

第五讲 材料的选择原则

第六讲 什么是材料科学

第二周 晶体结构(一)

第一讲 空间点阵与晶胞参数

第二讲 结晶学指数

第三讲 质点的结合力与结合能

第四讲 内在因素对晶体结构的影响

第五讲 外在因素对晶体结构的影响

第三周 晶体结构(二)

第六讲 单质晶体的结构

第七讲 AX型,AX2型及A2X3型结构

第八讲 ABO3型及AB2O4型结构

第九讲 鲍林规则

第四周 晶体结构(三)

第十讲 硅酸盐晶体的组成表征,结构特点及分类

第十一讲 岛状结构和组群状结构

第十二讲 链状结构与层状结构

第十三讲 架状结构

第五周 晶体结构缺陷(一)

第一讲 晶体结构缺陷的类型

第二讲 点缺陷的分类及特点

第三讲 缺陷反应方程式

第四讲 点缺陷浓度的计算

第五讲 非化学计量缺陷

第六周 晶体结构缺陷(二)

第六讲 固溶体

第七讲 位错的分类和伯格斯矢量

第八讲 位错的运动

第九讲 面缺陷

第七周 非晶态结构与性质(一)

第一讲 熔体的结构

第二讲 熔体的粘度

第三讲 熔体的表面张力

第八周 非晶态结构与性质(二)

第四讲 玻璃的通性

第五讲 玻璃的形成

第六讲 玻璃的结构学说

第九周 表面结构与性质

第一讲 固体的表面

第二讲 固体的表面结构

第三讲 固体的界面

第十周 相平衡和相图(一)

第一讲 相平衡及其研究方法

第二讲 单元系统相图

第三讲 二元系统相图及其基本类型

第十一周 相平衡和相图(二)

第四讲 二元系统专业相图

第五讲 三元系统组成表示法及浓度三角形的性质

第六讲 具有一个低共熔点的三元系统相图

第七讲 具有多晶转变的三元系统相图

第十二周 相平衡和相图(三)

第八讲 具有一个一致熔融化合物的三元系统相图

第九讲 具有一个不一致熔融化合物的三元系统相图

第十讲 具有不稳定化合物的三元系统相图

第十一讲 三元系统相图分析小结

第十二讲 三元系统专业相图

第十三周 基本动力学过程——扩散

第一讲 扩散的基本概念

第二讲 扩散的动力学方程——菲克定律

第三讲 菲克定律的应用

第四讲 固体扩散机构与扩散系数

第五讲 克肯达尔效应

第六讲 影响扩散系数的因素

第十四周 材料中的相变

第一讲 相变概述

第二讲 相变的条件

第三讲 成核-生长相变

第十五周 材料制备中的固态反应

第一讲 固态反应概论及固态反应机理

第二讲 一般的动力学关系及化学动力学范围

第三讲 扩散动力学范围

第四讲 过渡范围

第五讲 影响固相反应的因素

第十六周 烧结

第一讲 概述

第二讲 烧结过程及机理

第三讲 固相烧结

第四讲 再结晶和晶粒长大

第五讲 影响烧结的因素

参考资料

《材料科学基础》,主编:黄学辉、宋晓岚,出版社:武汉理工大学出版社,出版或修订时间:2022年8月第三版

《材料科学基础》,主编:潘金生、 田民波、仝健民,出版社:清华大学出版社,出版或修订时间:2011年

《材料科学导论》,主编:冯端、师昌绪、刘治国,出版社:化学工业出版社,出版或修订时间:2004

《材料科学基础》,主编:石德珂,出版社:机械工业出版社,出版或修订时间:2003

《材料科学基础》,主编:赵品,出版社:哈尔滨工业大学出版社,出版或修订时间:2002

《Materials Science and Engineering》,主编:William D. Callister, Jr.,出版社:John Wiley&Sons, Inc,出版或修订时间:2013