材料熱力學(xué)教學(xué)大綱

1、材料熱力學(xué)一、課程說明課程編號(hào)：070108Z10課程名稱：材料熱力學(xué)/ Thermodynamics of Materials課程類別：專業(yè)教育課程學(xué)時(shí)/學(xué)分：32/2先修課程要求：材料科學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)適應(yīng)專業(yè)：高分子材料與工程、材料化學(xué)、粉體材料科學(xué)與工程教學(xué)參考書：1. 徐祖耀、李霖著.材料熱力學(xué).北京：科學(xué)出版社.2005年；2. 何曼君著.高分子物理.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社.2006年；3. 郝士明編著.材料熱力學(xué).北京：化學(xué)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(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006年。二、課程設(shè)置的目的意義材料熱力學(xué)是材料科學(xué)與工程專業(yè)的

2、主要基礎(chǔ)課程之一。它是以熱力學(xué)的原理和方法研究材料學(xué)問題，諸如相組成、相穩(wěn)定性、相變的方向及相變驅(qū)動(dòng)力等。本課程分為熱力學(xué)基本原理和在材料科學(xué)中的一些基本應(yīng)用兩個(gè)部分。首先本課程介紹了經(jīng)典熱力學(xué)定律的基本原理、熱力學(xué)基本關(guān)系式，討論了熱力學(xué)理論在可壓縮系統(tǒng)和不可壓縮系統(tǒng)的應(yīng)用，主要研究各種系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)以及穩(wěn)定性和相平衡等問題。第二部分側(cè)重于把熱力學(xué)的基本原理應(yīng)用于高分子溶液、相圖的分析、表面與界面效應(yīng)，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(xué)理論基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握經(jīng)典熱力學(xué)的基本知識(shí)，并能夠把熱力學(xué)的基本原理和方法應(yīng)用于材料科學(xué)的理論研究和實(shí)踐

3、中。三、課程的基本要求知識(shí)：掌握“材料熱力學(xué)”的基本概念和規(guī)律，狀態(tài)函數(shù)、容量性質(zhì)和強(qiáng)度性質(zhì)以及熱力學(xué)定律。了解熱力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)與測(cè)定方法，掌握熵判據(jù)和自由能判據(jù)的具體應(yīng)用。理解相圖和自由能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，會(huì)繪制簡(jiǎn)單的二元、三元相圖，了解用于相圖熱力學(xué)計(jì)算的熱力學(xué)模型及計(jì)算的基本思路，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)易的相圖熱力學(xué)計(jì)算步驟，了解相圖計(jì)算軟件的發(fā)展?fàn)顩r；理解相變驅(qū)動(dòng)力及其計(jì)算方法?；跓崃W(xué)基礎(chǔ)形成材料成分-組織結(jié)構(gòu)基本知識(shí)結(jié)構(gòu)。能力：從應(yīng)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(xué)的知識(shí)用于解決材料制備的工程問題；以熱力學(xué)的原理和方法研究材料學(xué)問題，諸如相組成、相穩(wěn)定性、相變的方向及相變驅(qū)動(dòng)力等；掌握

4、最基本的材料設(shè)計(jì)理念，針對(duì)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(shè)計(jì)制備到應(yīng)用的思維模式。通過課外導(dǎo)學(xué)的模式，提升自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，形成不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展素質(zhì)。四、教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)難點(diǎn)及教學(xué)設(shè)計(jì)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)分配教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）講課（含研討）實(shí)踐第1章概論材料熱力學(xué)學(xué)科的建立及研究?jī)?nèi)容；材料熱力學(xué)在新材料設(shè)計(jì)研發(fā)中的應(yīng)用220材料熱力學(xué)的研究?jī)?nèi)容及新材料設(shè)計(jì)研發(fā)中的應(yīng)用用典型歷史事件和案例相結(jié)合講解材料熱力學(xué)的重要意義及研究?jī)?nèi)容第2章熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)定律；自由能及熱力學(xué)基本

5、方程；磁性對(duì)熱力學(xué)性質(zhì)的貢獻(xiàn)；熱力學(xué)性質(zhì)的評(píng)估；穩(wěn)定圖及其在界面反應(yīng)中的應(yīng)用；熱力學(xué)發(fā)展里程碑880熱力學(xué)定律及判據(jù)，磁性對(duì)熱力學(xué)性質(zhì)的貢獻(xiàn)熵概念的理解，熵變及吉布斯自由能變化的 計(jì)算教學(xué)思路：通過狀態(tài)變量引入熱力學(xué)定律及基本方程，通過實(shí)例解釋磁性對(duì)熱力學(xué)性質(zhì)的貢獻(xiàn)以及熱力學(xué)穩(wěn)定圖。教學(xué)模式：6學(xué)時(shí)課程講授；1學(xué)時(shí)典型例題分析；1學(xué)時(shí)專題討論；第3章熱力學(xué)模型溶體相的熱力學(xué)模型;亞點(diǎn)陣模型440規(guī)則及次規(guī)則溶液模型，亞點(diǎn)陣模型各項(xiàng)的意義模型的選擇及確定依據(jù)教學(xué)思路：通過圖示法解釋溶體相的熱力學(xué)模型。通過實(shí)例引入亞點(diǎn)陣模型的選擇及確定依據(jù)。教學(xué)模式：3學(xué)時(shí)的課程講授，1學(xué)時(shí)的課堂練習(xí)及討論。結(jié)合

6、課后練習(xí)鞏固知識(shí)點(diǎn)。第4章相圖熱力學(xué)合金相圖基礎(chǔ)；希爾反應(yīng)圖和相圖拓?fù)鋵W(xué)660相圖的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法，繪制 相圖希爾反應(yīng)圖及相圖拓?fù)鋵W(xué)的理論背景教學(xué)思路：分類法介紹相圖實(shí)測(cè)方法，結(jié)合專題介紹希爾反映圖集相圖拓?fù)鋵W(xué)的原則。教學(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)、課堂講授、課中提問 搶答。第5章相變熱力學(xué)相變概述；新相的形成和形核驅(qū)動(dòng)力；第二相析出的相變驅(qū)動(dòng)力；析出相的表面張力效應(yīng)；晶間偏析；調(diào)幅分解和馬氏體相變660形核驅(qū)動(dòng)力與相變驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算及 應(yīng)用調(diào)幅分解和馬氏體相變教學(xué)思路：通過圖示及案例分析解釋形核及相變驅(qū)動(dòng)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(xué)模式：課前導(dǎo)學(xué)、課堂分析、課堂討論、知識(shí)搶答。第6章材料設(shè)計(jì)與熱力學(xué)基礎(chǔ)的報(bào)告CALPHAD方法及Thermo-Calc軟件；以熱力學(xué)為基礎(chǔ)的材料設(shè)計(jì)相關(guān)報(bào)告440基于熱力學(xué)基礎(chǔ)的材料設(shè)計(jì)思路教學(xué)思路：基于具體案例分析介紹基于熱力學(xué)基礎(chǔ)的材料設(shè)計(jì)思路。教學(xué)模式：課外文獻(xiàn)資料、課堂講授、專題 討論。復(fù)習(xí)、考試220合計(jì)32320五、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和基本要求本課程不含實(shí)踐學(xué)時(shí)。六、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定教學(xué)過程中采取講授、討論、分析、大型作業(yè)、課前導(dǎo)學(xué)的方式進(jìn)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(dòng)，課外閱讀等；過程考核占總評(píng)成績(jī)的50%，期末考試占50%?？己藘?nèi)容考