《材料科學基礎(chǔ)B》教學大綱

1、材料科學基礎(chǔ)B教學大綱課程編號：100092101課程名稱：材料科學基礎(chǔ)B高等教育層次：本科課程在培養(yǎng)方案中的地位：課程性質(zhì)：必修對應于材料成型及控制工程/電子封裝技術(shù)專業(yè)；屬于：BZ專業(yè)課程基本模塊開課學年及學期 非強制先修課程（a必須先修且考試通過的課程，b必須先修過的課程，c 建議先修的課程） A物理化學 b 大學物理I、II，無機化學 c工程力學，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程總學分：5，總學時:80； 課程教學形式：0普通課程課程教學目標與教學效果評價課程教學目標（給出知識能力素養(yǎng)各方面的的具體教學結(jié)果）(必填)教學效果評價不及格及格，中良優(yōu)1.通過學習，使學生能夠應用大學物理、大學化學、物理化學

2、和工程力學等基本原理來描述和解釋材料科學知識體系所涉及的基礎(chǔ)知識，并能夠建立物理、化學、力學等理學基本知識與材料工學知識點之間的關(guān)系。不能夠應用大學物理、大學化學、物理化學和工程力學等基本原理來描述和解釋材料科學知識體系所涉及的基礎(chǔ)知識，不能能夠建立物理、化學、力學等理學基本知識與材料工學知識點之間的關(guān)系基本能夠應用大學物理、大學化學、物理化學和工程力學等基本原理來描述和解釋材料科學知識體系所涉及的基礎(chǔ)知識，基本能夠建立物理、化學、力學等理學基本知識與材料工學知識點之間的關(guān)系，但不完整能夠應用大學物理、大學化學、物理化學和工程力學等基本原理來描述和解釋材料科學知識體系所涉及的基礎(chǔ)知識，并能夠建

3、立物理、化學、力學等理學基本知識與材料工學知識點之間的關(guān)系，但不系統(tǒng)，存在斷點。能夠完整系統(tǒng)地應用大學物理、大學化學、物理化學和工程力學等基本原理來描述和解釋材料科學知識體系所涉及的基礎(chǔ)知識，并能夠完整系統(tǒng)地建立物理、化學、力學等理學基本知識與材料工學知識點之間的關(guān)系2. 通過理論教學，使學生掌握金屬、陶瓷、高分子等不同材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能的基本概念和基礎(chǔ)理論，并進一步明確材料科學技術(shù)體系中各環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系。對金屬、陶瓷、高分子等不同材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能的基本概念和基礎(chǔ)理論，材料科學技術(shù)體系中各環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系，有碎片化的理解。對金屬、陶瓷、高分子

4、等不同材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能的基本概念和基礎(chǔ)理論，材料科學技術(shù)體系中各環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系，能理解，但不完整。 對金屬、陶瓷、高分子等不同材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能的基本概念和基礎(chǔ)理論，材料科學技術(shù)體系中各環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系，能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點。對金屬、陶瓷、高分子等不同材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能的基本概念和基礎(chǔ)理論，材料科學技術(shù)體系中各環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系，能完整系統(tǒng)地理解。3通過課堂教學和課堂討論，使學生具備分析材料的微觀特性和宏觀規(guī)律之間相互關(guān)系的能力，能夠?qū)哂刑囟ㄎ⒔Y(jié)構(gòu)的材料的宏觀響應、表現(xiàn)出宏觀現(xiàn)象的材料的微觀機制作出分析、推演

5、和判斷，并作出具有一定深度和廣度的歸納總結(jié)。不具備分析材料的微觀特性和宏觀規(guī)律之間相互關(guān)系的能力，不能夠?qū)哂刑囟ㄎ⒔Y(jié)構(gòu)的材料的宏觀響應、表現(xiàn)出宏觀現(xiàn)象的材料的微觀機制作出分析、推演和判斷，不能作出具有歸納總結(jié)?；蛘邇H有碎片話的理解。整體上具備分析材料的微觀特性和宏觀規(guī)律之間相互關(guān)系的能力，能夠?qū)哂刑囟ㄎ⒔Y(jié)構(gòu)的材料的宏觀響應、表現(xiàn)出宏觀現(xiàn)象的材料的微觀機制作出分析、推演和判斷，并作出具有一定深度和廣度的歸納總結(jié)。但缺乏系統(tǒng)性。整體上具備分析材料的微觀特性和宏觀規(guī)律之間相互關(guān)系的能力，能夠?qū)哂刑囟ㄎ⒔Y(jié)構(gòu)的材料的宏觀響應、表現(xiàn)出宏觀現(xiàn)象的材料的微觀機制作出分析、推演和判斷，并作出具有一定深度和

6、廣度的歸納總結(jié)。有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點。具備分析材料的微觀特性和宏觀規(guī)律之間相互關(guān)系的能力，能夠?qū)哂刑囟ㄎ⒔Y(jié)構(gòu)的材料的宏觀響應、表現(xiàn)出宏觀現(xiàn)象的材料的微觀機制作出分析、推演和判斷，并作出具有一定深度和廣度的歸納總結(jié)。4. 通過課堂教學和學生自主學習，使學生能夠建立材料科學基本理論與生產(chǎn)、使用和發(fā)展材料的關(guān)系，應用理論于解決材料工程的實際問題，具備解決傳統(tǒng)材料的改進、加工和應用中工程問題的能力，具備解決研發(fā)新材料時的設(shè)計、制備、評價等創(chuàng)新和創(chuàng)造能力。完全沒能力建立材料科學基本理論與生產(chǎn)、使用和發(fā)展材料的關(guān)系，應用理論于解決材料工程的實際問題，具備解決傳統(tǒng)材料的改進、加工和應用中工

7、程問題的能力，具備解決研發(fā)新材料時的設(shè)計、制備、評價等創(chuàng)新和創(chuàng)造能力?；蛘邇H有碎片話的理解。整體上擁有建立材料科學基本理論與生產(chǎn)、使用和發(fā)展材料的關(guān)系，應用理論于解決材料工程的實際問題，具備解決傳統(tǒng)材料的改進、加工和應用中工程問題的能力，具備解決研發(fā)新材料時的設(shè)計、制備、評價等創(chuàng)新和創(chuàng)造能力。但缺乏系統(tǒng)性。整體上擁有建立材料科學基本理論與生產(chǎn)、使用和發(fā)展材料的關(guān)系，應用理論于解決材料工程的實際問題，具備解決傳統(tǒng)材料的改進、加工和應用中工程問題的能力，具備解決研發(fā)新材料時的設(shè)計、制備、評價等創(chuàng)新和創(chuàng)造能力。但系統(tǒng)性方面存在斷點。2. 擁有建立材料科學基本理論與生產(chǎn)、使用和發(fā)展材料的關(guān)系，應用理論

8、于解決材料工程的實際問題，具備解決傳統(tǒng)材料的改進、加工和應用中工程問題的能力，具備解決研發(fā)新材料時的設(shè)計、制備、評價等創(chuàng)新和創(chuàng)造能力。課程教學目標與所支撐的畢業(yè)要求對應關(guān)系畢業(yè)要求（指標點）編號畢業(yè)要求（指標點）內(nèi)容課程教學目標（給出知識能力素養(yǎng)各方面的的具體教學結(jié)果）1.2具有對材料成型及控制相關(guān)工程問題進行分析、表征、并加以解決的力學、物理、化學、材料學、機械學等基礎(chǔ)和專業(yè)知識。1.通過學習，使學生能夠應用大學物理、大學化學、物理化學和工程力學等基本原理來描述和解釋材料科學知識體系所涉及的基礎(chǔ)知識，并能夠建立物理、化學、力學等理學基本知識與材料工學知識點之間的關(guān)系。2. 通過理論教學，使學

9、生掌握金屬、陶瓷、高分子等不同材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能的基本概念和基礎(chǔ)理論，并進一步明確材料科學技術(shù)體系中各環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系。3、通過課堂教學和課堂討論，使學生具備分析材料的微觀特性和宏觀規(guī)律之間相互關(guān)系的能力，能夠?qū)哂刑囟ㄎ⒔Y(jié)構(gòu)的材料的宏觀響應、表現(xiàn)出宏觀現(xiàn)象的材料的微觀機制作出分析、推演和判斷，并作出具有一定深度和廣度的歸納總結(jié)。2.1能夠應用數(shù)學、力學、物理、化學、材料學、機械學、材料成型及控制等的基本原理，識別、表達復雜工程問題中的材料學、力學、材料成型及控制問題。2. 通過理論教學，使學生掌握金屬、陶瓷、高分子等不同材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能的基本概

10、念和基礎(chǔ)理論，并進一步明確材料科學技術(shù)體系中各環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系。3、通過課堂教學和課堂討論，使學生具備分析材料的微觀特性和宏觀規(guī)律之間相互關(guān)系的能力，能夠?qū)哂刑囟ㄎ⒔Y(jié)構(gòu)的材料的宏觀響應、表現(xiàn)出宏觀現(xiàn)象的材料的微觀機制作出分析、推演和判斷，并作出具有一定深度和廣度的歸納總結(jié)。4. 通過課堂教學和學生自主學習，使學生能夠建立材料科學基本理論與生產(chǎn)、使用和發(fā)展材料的關(guān)系，應用理論于解決材料工程的實際問題，具備解決傳統(tǒng)材料的改進、加工和應用中工程問題的能力，具備解決研發(fā)新材料時的設(shè)計、制備、評價等創(chuàng)新和創(chuàng)造能力。教學內(nèi)容、學時分配、與進度安排教學內(nèi)容學時分配所支撐的課程教學目標教學方法與策略（可結(jié)

11、合教學形式描述）（選填）緒論（1學時）1、課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)2、材料在社會發(fā)展中的作用及材料科學的內(nèi)涵3、材料加工成型對材料應用的重要影響11，2講授，圖片展示第一章 材料的基本結(jié)構(gòu)1.1原子結(jié)構(gòu)1.2原子的鍵合1.3高分子鏈1.4材料的穩(wěn)態(tài)與亞穩(wěn)態(tài)21,2,3講授，通過對大學化學、大學物理、物理化學知識回顧總結(jié)，快速建立同學本材料與前期基礎(chǔ)知識的關(guān)系，建立學生對材料科學基礎(chǔ)知識和相關(guān)基本原理的理解和認知方法。第二章 固體結(jié)構(gòu)2.1晶體學基礎(chǔ)2.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)2.3合金相結(jié)構(gòu)2.4離子晶體的結(jié)構(gòu)2.5共價晶體的結(jié)構(gòu)2.6聚合物晶體結(jié)構(gòu)2.7準晶、液晶和非晶91,2,3講授，推導演算，利用

12、基本原理建立材料基本結(jié)構(gòu)認知，掌握不同屬性材料結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和基本性能。第三章晶體缺陷3.1點缺陷3.2位錯3.3表面及界面121,2,3講授，推導演算，通過提出問題和舉例等，掌握晶體內(nèi)點、線、面等缺陷的形成和自身特點，對晶體性能的影響。完成作業(yè)評判。第四章固體中原子及分子的運動4.1表象理論4.2擴散的熱力學4.3擴散原子理論4.4擴散激活能4.5無規(guī)行走與擴散距離4.6影響擴散的因素4.7反應擴散4.8離子晶體中的擴散51,2,3,4講授，通過提出問題及解決思路建立學生對固體中原子、離子擴散機制及影響因素的認識，能夠建立宏觀現(xiàn)象與微觀機制內(nèi)在關(guān)系的認知。第五章材料的形變和再結(jié)晶5.1彈性5

13、.2晶體的塑性變形5.3回復和再結(jié)晶5.4熱變形與動態(tài)回復再結(jié)晶5.5陶瓷材料變形特點121,2,3,4講授，通過提出問題及解決思路建立學生對變形表象和內(nèi)在規(guī)律的分析和認知，對再結(jié)晶過程基本原理的理解和認知。完成作業(yè)評判。第六章單組元相圖及純金屬凝固6.1單元系相變的熱力學和相平衡6.2純晶體的凝固形核6.3純晶體的結(jié)晶長大52,3,4講授，針對主要知識點進行引導性提問和回答，訓練同學們對材料工程實際問題的逐層分析和對已有知識的歸納總結(jié)，訓練獨立分析解決問題的能力。第七章二元系相圖和合金的凝固7.1相圖的測定和表示7.2相圖熱力學基本要點7.3二元相圖分析7.4二元合金的凝固理論7.5陶瓷合金

14、概述122,3,4講授，針對主要知識點進行引導性提問和回答，進一步強化分析材料的微觀特性和宏觀規(guī)律之間相互關(guān)系的能力，能夠進行宏微觀內(nèi)在機制的互推。第八章固態(tài)相變和熱處理8.1固態(tài)相變特點8.2過飽和固溶體分解8.3鋼的加熱轉(zhuǎn)變8.4鋼的冷卻轉(zhuǎn)變8.5鋼的退火與正火8.6鋼的淬火8.7鋼的回火8.8表面熱處理92,3,4講授，課堂討論，集成本課程已學基礎(chǔ)知識，進一步明確材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能的關(guān)系，材料微觀特性和宏觀規(guī)律之間相互關(guān)系，材料基本知識與實際生產(chǎn)之間的關(guān)系，訓練傳統(tǒng)材料的改進、加工和應用能力和新材料設(shè)計、制備、評價能力。通過課堂教學和學生自主第九章材料概論9.1金屬

15、材料9.2陶瓷材料9.3高分子材料9.4復合材料92,3,4講授，課堂討論，集成本課程已學基礎(chǔ)知識，進一步明確材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性能的關(guān)系，材料微觀特性和宏觀規(guī)律之間相互關(guān)系，材料基本知識與實際生產(chǎn)之間的關(guān)系，訓練傳統(tǒng)材料的改進、加工和應用能力和新材料設(shè)計、制備、評價能力。通過課堂教學和學生自主考核與成績評定：平時成績、期末考試在總成績中的比例，平時成績的記錄方法?？己朔绞剑洪]卷考試成績構(gòu)成：平時考查：原則上4次作業(yè)，每次2.5分，總分10分。課堂總體表現(xiàn)：包括出勤，聽課狀態(tài)，主動回答問題情況等適當評分，總分10分。期末考試：80分教材，參考書:教科書： 胡賡祥,蔡珣.材料科

16、學基礎(chǔ)（第三版）M.上海：上海交通大學出版社,2010. 參考書：1石德珂.材料科學基礎(chǔ)（第二版）M.北京：機械工業(yè)出版社,2008.2陶杰 等.材料科學基礎(chǔ)M.北京：化學工業(yè)出版社，2006.3Will1am D Callister,Jr.材料科學與工程基礎(chǔ)（英文版）.M.北京：化學工業(yè)出版社,2004.4葉宏 等.金屬材料與熱處理M.北京：化學工業(yè)出版社，2009.5張彥華 等.工程材料學M. 北京：科學出版社，2010.大綱說明：材料科學基礎(chǔ)是材料成型及控制工程專業(yè)和電子封裝技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，通過該課程的學習，使學生能夠系統(tǒng)地掌握有關(guān)材料科學及工程的共性基礎(chǔ)理論知識。本課程講

17、授的主要內(nèi)容包括材料晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、相與相圖、凝固、擴散、固態(tài)相變與熱處理、變形與斷裂和材料概論。重點掌握材料微觀結(jié)構(gòu)、組織、制備方法、加工工藝與材料性能之間的基本關(guān)系，掌握材料中一些物理過程、相變過程的基本規(guī)律及其主要影響因素，了解常用工程材料的基本特點、主要性能與用途，為后續(xù)課程的學習奠定理論基礎(chǔ)。編寫教師： 編寫教師簽名： 責任教授簽名： 開課學院教學副院長簽名： Fundamentals of Material ScienceCourse code: 100092101Course name: Fundamentals of Material ScienceLecture Hour

18、s: 76Laboratory Hours:4Credits:5Prerequisite(s): Physical Chemistry；College Physics; Inorganic Chemistry; Engineering MechanicsCourse Description:Through the study of this course, the students can master the basic theoretical knowledge of materials science and engineering systematically. The main co

19、ntents of this course include the crystal structure, crystal defect, diffusion and solidification, phase diagram, solid state phase transition and heat treatment, deformation and fracture，outline of materials. The basic relationship between material composition, microstructure, preparation method, p

20、rocessing technology and material properties is the key point. Pay attention to the basic law and main influencing factors of some physical processes and phase transformation processes in materials. Understanding of the basic characteristics, main properties and application of common engineering mat

21、erials, and lay the theoretical foundation for the further study of the course.Course Outcomes:After completing this course, a student should be able to:Describe and explain the basic knowledge involved in the system of Materials Science by 他the basic principles of college physics, chemistry, physic

22、al chemistry, and Engineering Mechanics.Master the basic relationship between material composition, microstructure, preparation method, processing technology and material properties.Analysis of the relationship between the microscopic characteristics of the material and the macroscopic principle,Est

23、ablish the relationship between the basic theory of materials science and the production, use and development of materials, solving the practical problems of material engineering.Course Content:Lectures and Lecture Hours: Introduction 11. The basic structure of the material 21.1 Atomic structure1.2

24、Atomic bonding1.3 Polymer chain1.4 Steady state and metastable state of materials2. Solid structure 92.1 Fundamentals of crystallography2.2 Crystal structure of metal2.3 Alloy phase structure2.4 Ionic crystal structure2.5 Covalent crystal structures2.6 Polymer crystal structure2.7 Quasicrystal, liqu

25、id crystal and amorphous3. Crystal defect 123.1 Point defect3.2 Dislocation3.3 Surface and interface4. The motion of atoms and molecules in solids 54.1 Representation theory4.2 Diffusion thermodynamics4.3 Diffusion atomic theory4.4 Diffusion activation energy4.5 Random walk and diffusion distance4.6

26、 Factors affecting diffusion4.7 Reaction diffusion4.8 Diffusion in ionic crystals5. Deformation and recrystallization of materials 125.1 Elastic5.2 Plastic deformation of crystal5.3 Recovery and recrystallization5.4 Thermal deformation and dynamic recovery recrystallization5.5 Deformation of ceramic materials6. Phase diagram and pure metal solidification 56.1 Thermodynamic and phase equilibrium of phase change6.2 Solidification nucleation of pure crystal6.3 Crystalline growth of pure crystals7. Phase diagram and solidification of alloys 127.1 Determ