1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上材料結(jié)構(gòu)與相變（I）大綱號：學分：3學時：48 執(zhí)筆人：材料結(jié)構(gòu)與相變修訂組 審訂人：陳光 課程性質(zhì)：學科基礎(chǔ)課一、課程的地位與作用材料結(jié)構(gòu)與相變是為“材料科學與工程”及“材料加工與控制”專業(yè)的學生開設的一門學科基礎(chǔ)課。課程以晶體結(jié)構(gòu)、合金相圖與相平衡、固態(tài)相變?yōu)榛緝?nèi)容，以金屬材料為主，兼顧其它材料，主要講授材料的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)變化規(guī)律及結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，著重從微觀角度分析材料過程的規(guī)律，使學生系統(tǒng)掌握材料科學基礎(chǔ)理論，認識材料和材料制備加工過程的本質(zhì)，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下基礎(chǔ)。二、課程的教學目標與基本要求1. 教學目標通過課堂講授、實驗等教學環(huán)節(jié)，使學生掌

2、握材料的微觀結(jié)構(gòu)特點，認識材料形成的幾何規(guī)律和能量要求，能夠分析材料結(jié)構(gòu)變化的內(nèi)在因素和外在條件，以及材料相變與材料結(jié)構(gòu)變化的聯(lián)系，了解研究材料相變的熱力學和動力學基礎(chǔ)理論和分析方法，初步掌握材料科學分析研究事物的基本思想。并通過本課程的學習，培養(yǎng)學生抽象思維能力、邏輯推理能力、空間想象能力、探討研究能力，能夠綜合運用所學知識去分析問題和解決問題。2. 基本要求(1) 了解和掌握材料微觀結(jié)構(gòu)特征；(2) 掌握材料相變和相平衡熱力學以及二元、三元相圖基本知識；(3) 理解材料性能與相結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。三、主要內(nèi)容1 晶體的幾何結(jié)構(gòu)1.1 幾何晶體學1.1.1 空間點陣、晶胞1.1.2 晶系與布拉菲

3、點陣1.1.3 晶向指數(shù)、晶面指數(shù)、晶面間距1.2 純金屬的晶體結(jié)構(gòu)1.2.1 典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)1.2.2 晶體結(jié)構(gòu)的幾何性質(zhì)1.3 原子結(jié)合理論1.4 合金的晶體結(jié)構(gòu)1.4.1 固溶體1.4.2 中間相1.5 陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)1.5.1離子晶體1.5.2 共價晶體1.6 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)2晶體缺陷2.1 點缺陷2.1.1 點缺陷的種類2.1.2 點缺陷的熱力學分析2.2 位錯2.2.1 位錯的基本概念4.3.1二元相圖的熱力學分析4.3.2 典型二元相圖4.3.3 相區(qū)接觸規(guī)則4.3.4 幾個重要的二元相圖4.4 三元相圖4.4.1 成分表示法4.4.2 三元相圖熱力學分析4.4.3三元勻晶與共晶

4、相圖4.4.4 三元相圖應用舉例2.2.2位錯應力場與位錯運動2.2.3 實際晶體中的位錯2.3 界面2.3.1晶體表面2.3.2 晶界與相界2.3.3 界面的平衡偏析2.4 顯微組織與其他缺陷2.4.1顯微組織2.4.2其他缺陷3 高分子結(jié)構(gòu)3.1 基本概念3.2 高分子鏈結(jié)構(gòu)3.2.1 近程結(jié)構(gòu)3.2.2 遠程結(jié)構(gòu)3.3 高分子凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)3.3.1 高分子非晶態(tài)與晶態(tài)3.3.2 高分子取向結(jié)構(gòu)3.3.3 高分子合金4 相圖4.1 相圖熱力學基礎(chǔ)4.2 一元相圖4.3 二元相圖5 擴散理論5.1 宏觀擴散理論5.1.1 菲克第一定律5.1.2 菲克第二定律5.1.3 擴散方程的解5.1.4

5、坐標變換5.2 微觀擴散理論5.2.1 擴散機制5.2.2 擴散系數(shù)5.2.3 陶瓷中擴散的特點5.3 反應擴散 四、時間分配課程分段標識序號教 學 內(nèi) 容教學環(huán)節(jié)（學時）講課習題實驗上機課外小計1晶體的幾何結(jié)構(gòu)10 102晶體缺陷10103高分子結(jié)構(gòu)664相圖12125擴散理論666實驗1金相樣品的制備及金相顯微鏡的構(gòu)造與應用227實驗2 鐵碳平衡組織觀察22總 計44448五、課程說明課程英文名稱Structure and Phase Transformations of Materials主要先修課程材料物理化學； 材料工程力學適用專業(yè)類別材料科學與工程，材料成型與控制主要教材（作者、教

6、材名稱、出版社）吳鏘 材料科學基礎(chǔ) 東南大學出版社課程參考書：潘金生等，材料科學基礎(chǔ) 清華大學出版社石德珂等，材料科學基礎(chǔ) 西安交通大學出版社考核方式筆試課程簡介材料結(jié)構(gòu)與相變是為“材料科學與工程”及“材料加工與控制”專業(yè)的一門重要的學科基礎(chǔ)課。本課程基本內(nèi)容包括晶體結(jié)構(gòu)與缺陷、擴散理論、合金相圖與相平衡、相變熱力學和動力學等，以金屬材料為主，兼顧其它材料，主要研究材料的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)變化規(guī)律及結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，著重從微觀角度分析材料過程的規(guī)律。通過本課程的學習使學生系統(tǒng)掌握材料科學基礎(chǔ)理論，認識材料和材料制備加工過程的本質(zhì)，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下基礎(chǔ)。六、實驗項目與主要內(nèi)容序號實 驗

7、項 目 名 稱學時主 要 內(nèi) 容 及 要 求實驗類型1金相樣品的制備及金相顯微鏡的構(gòu)造與應用2學會制備金相樣品，了解金相顯微鏡的構(gòu)造并學會使用顯微鏡操作2鐵碳平衡組織觀察2觀察鐵碳平衡組織操作材料結(jié)構(gòu)與相變（II）大綱號：學分：2學時：32 執(zhí)筆人：材料結(jié)構(gòu)與相變修訂組 審訂人：陳光 課程性質(zhì)：學科基礎(chǔ)課一、課程的地位與作用材料結(jié)構(gòu)與相變是為“材料科學與工程”及“材料加工與控制”專業(yè)的學生開設的一門學科基礎(chǔ)課。課程以晶體結(jié)構(gòu)、合金相圖與相平衡、固態(tài)相變?yōu)榛緝?nèi)容，以金屬材料為主，兼顧其它材料，主要講授材料的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)變化規(guī)律及結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，著重從微觀角度分析材料過程的規(guī)律，使學生系

8、統(tǒng)掌握材料科學基礎(chǔ)理論，認識材料和材料制備加工過程的本質(zhì)，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下基礎(chǔ)。二、課程的教學目標與基本要求1. 教學目標通過課堂講授、實驗等教學環(huán)節(jié)，使學生掌握材料的微觀結(jié)構(gòu)特點，認識材料形成的幾何規(guī)律和能量要求，能夠分析材料結(jié)構(gòu)變化的內(nèi)在因素和外在條件，以及材料相變與材料結(jié)構(gòu)變化的聯(lián)系，了解研究材料相變的熱力學和動力學基礎(chǔ)理論和分析方法，初步掌握材料科學分析研究事物的基本思想。并通過本課程的學習，培養(yǎng)學生抽象思維能力、邏輯推理能力、空間想象能力、探討研究能力，能夠綜合運用所學知識去分析問題和解決問題。2. 基本要求(1) 了解和掌握材料微觀結(jié)構(gòu)特征；(2) 掌握材料相變和相平衡熱力

9、學基本知識；(3) 掌握材料相變動力學有關(guān)知識；(4) 理解材料性能與相結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。三、主要內(nèi)容6 相變6.1 液.固相變6.1.1 純金屬的凝固6.1.2 二元合金的非平衡凝固6.1.3 凝固組織及其控制6.2 固態(tài)相變6.2.1 固態(tài)相變的分類及其特點6.2.2 固態(tài)相變的熱力學與動力學分析7 轉(zhuǎn)變7.1 奧斯瓦爾德熟化7.1.1 彎曲界面的性質(zhì)7.1.2奧斯瓦爾德熟化理論7.2 燒結(jié)7.2.1 燒結(jié)的驅(qū)動力7.2.2 燒結(jié)中的固相擴散類型7.3 回復與再結(jié)晶7.3.1 回復7.3.2 再結(jié)晶7.3.4 晶粒長大7.4 非晶轉(zhuǎn)變7.4.1 過冷液體7.4.2 非晶轉(zhuǎn)變7.4.3 非晶形

10、成條件9.1.4 彌散強化9.1.5 相變強化9.1.6 高溫合金的強化9.2 陶瓷的韌化9.3 高分子的強化8. 材料的變形與斷裂8.1 力學性能概述8.1.1應力、應變的概念8.1.2 本構(gòu)方程8.1.3 變形的分類8.2 彈性變形8.2.1 彈性變形的微觀機制8.2.2 彈性變形的影響因素8.3 塑性變形的微觀機制8.3.1 單晶體的塑性變形8.3.2 多晶體的塑性變形8.4 粘性變形的微觀機制8.4.1 金屬多晶體的粘性變形8.4.2 高分子的粘性變形8.4.3 金屬非晶體的粘性變形8.5 斷裂簡介8.5.1 斷裂強度8.5.2 裂紋形成機制8.5.3 高分子的斷裂9材料的強化與韌化9

11、.1 金屬的強化9.1.1 細晶強化9.1.2 應變強化9.1.3 固溶強化9.4 復合材料強化9.4.1 長纖維復合材料的力學行為9.4.2 短纖維復合材料的力學行為9.4.3 復合材料的界面 四、時間分配課程分段標識序號教 學 內(nèi) 容教學環(huán)節(jié)（學時）講課習題實驗上機課外小計1相變882轉(zhuǎn)變663材料的變形與斷裂884材料的強化與韌化665實驗1：二元金屬相圖的測定226實驗2：差熱分析22總 計28432五、課程說明課程英文名稱Structure and Phase Transformations of Materials主要先修課程材料物理化學； 材料工程力學適用專業(yè)類別材料科學與工程、

12、材料成型與控制主要教材（作者、教材名稱、出版社）吳鏘 材料科學基礎(chǔ) 東南大學出版社課程參考書：潘金生等，材料科學基礎(chǔ) 清華大學出版社石德珂等，材料科學基礎(chǔ) 西安交通大學出版社考核方式筆試課程簡介材料結(jié)構(gòu)與相變是為“材料科學與工程”及“材料加工與控制”專業(yè)的一門重要的學科基礎(chǔ)課。本課程基本內(nèi)容包括晶體結(jié)構(gòu)與缺陷、擴散理論、合金相圖與相平衡、相變熱力學和動力學等，以金屬材料為主，兼顧其它材料，主要研究材料的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)變化規(guī)律及結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，著重從微觀角度分析材料過程的規(guī)律。通過本課程的學習使學生系統(tǒng)掌握材料科學基礎(chǔ)理論，認識材料和材料制備加工過程的本質(zhì)，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下基礎(chǔ)。六、實驗項目與主要內(nèi)容序號實 驗 項 目 名 稱學時主 要 內(nèi) 容 及 要 求實驗類型1二元金屬相圖的測定2用步冷曲線法測繪二元金屬液固