一、 基本情况
中文名称:材料科学基础
英文名称:Fundamentals of Materials Science
学时数 :分两学期授课
先修课程:高等数学,物理化学,理论力学,材料力学
二、 授课思想
该课程是材料类专业最重要的专业基础课。材料科学是研究材料成分、组织结构、制备工艺和性质、效能之间关系的一门学科。课程围绕材料的组织结构与性能间的内在联系与规律,阐述材料科学的基本概念和基本原理。主要内容包括:材料的晶体结构及缺陷,固态材料中原子的迁移,材料的变形与强韧化,凝固与相变理论等。
三、 课程地位
本课程内容是依据以下原则进行设计的:
1. 在课程内容的选择和各部分比重的确定方面,强调基本理论、基本概念和基本技能的教授,注重基本工程思维方式的培养;
2. 以教学基本要求为出发点,在教学过程的各环节上注重课程各知识点间的内在逻辑关系,建立知识点间的树状逻辑图,并将材料科学发展中的重要成果、对学科发展的了解和认识,以及科学研究的前沿成果通过适当的形式,融合到授课内容中去以增大教学内容的信息量,增强教学内容的新颖性和时代性,以提高教学效果,处理好基础性和先进性、经典与现代的关系。
四、 教学内容设计思路
教学内容以金属材料和陶瓷材料为研究对象,强调基本理论、基本概念以及基本技能,适当掌握深度和广度。
本课程分两部分授课。
第一部分是整个课程的基础,主要讲授材料的微观结构的描述,主要包括晶体结构、晶体缺陷、固体材料的相结构,最后通过材料的变形与回复再结晶,阐述材料微观结构与材料性能间的内在联系。
第二部分从热力学和动力学两个方面,讲述材料微观结构的形成与转化规律,主要包括材料中的原子分子的运动规律(即扩散理论),相图理论,金属的凝固理论及固态相变理论。
课程同步开设线下授课。第一部分内容为34学时,第二部分为38学时。
请各位同学根据自己的需求,选自相应内容学习。
五、 教学内容
教学内容以强调基本理论、基本概念以及基本技能,适当掌握深度和广度。
主要教学内容分包括两大部分,分两个学期开设,具体内容分配如下图所示:
两个层次:
六、 教学安排
本课程分两部分授课。
第一部分是整个课程的基础,主要讲授材料的基本结构,包括原子结构及键合(以自学形式完成)、晶体结构、晶体缺陷、固体材料的相结构,最后分析材料的变形机理,并由此总结材料强韧化机理。
第二部分从热力学和动力学角度讲授材料相结构的形成与转化规律,掌握材料组织与性能的调控机制。首先,讲述相图理论,分析热力学平衡条件下的相形成规律;其次,讲授固体中原子分子的运动规律,分析相转变的动力学规律;随后从纯金属凝固入手介绍凝固的基本理论,最后将凝固(液-固相变)和固态相变(固-固相变)综合起来,介绍相变基础理论,掌握组织调控的基本方法。
请同学们结合线下教学环节,完成好本门课程的学习
完成全部基本教学单元的学习要求,并参与讨论,完成作业,通过考试者可申请获得认证证书。
高等数学,物理化学,理论力学,材料力学
材料科学基础(第三版) 陶杰 主编 化学工业出版社 2021.7
材料科学基础(第四版) 刘智恩 主编 西北工业大学出版社 2013.9
材料科学基础(第三版) 胡赓祥 主编 上海交通大学出版社 2010.5
材料科学基础(第二版) 石德珂 主编 机械工业出版社 2008.9
Foundations of Materials Science and Engineering(第四版)Willinam F. Smith 著 机械工业出版社 2006.6
Esaentials of Materials Science and Engineering. Donald R. Askeland 著 清华大学出版社 2005.1
Foundations of Materials Science and Engineering(第五版) Willinam D. Callister 著 化学工业出版社 2004.1