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1、1 教案20092010 学年第二学期系部机械工程系教研室 (实验室 ) 材料成型及控制课程名称材料科学基础适用班级08 材料 B 班主讲教师施钢职称副教授2009 年 2 月 20 日厦门理工学院教务处制2 首页课程名称材料科学基础 授课对象08 材料 B 课程编号课程类型必修课公共基础课（） ；专业基础课（） ；专业课（）选修课限选课（） ；任选课（）授课方式课堂讲授（） ；实践课（）考核方式考试（ ） ；考查（）课程教学 总学时数64 学 分 数4 学时分配课堂讲授58 学时；实践课 6 学时基 本 教 材 和 主 要 参 考 资 料序号教材名称作者出版社出版时间1 材料科学基础王章忠机
2、械工业出版社2005年 1 月2 材料科学与工程基 础( 英文原版 )Willian F.Smith机械工业出版社2005 年 10 月授课教师施钢职称高级讲师授课时间2010.3.22-2010.6.3教学目的要求使学生掌握各种材料的共性、基本理论知识和性能特点，理解材料的成分、 加工、结构、 性质和使用效能间的关系及其规律，从而使其初步具备开发应用材料、合理选择材料和使用材料、正确加工材料及安排制订加工工艺路线的能力；且为后继有关课程的学习奠定必要的材料学基础。教学重点难点重点：晶体学基础纯金属的晶体结构离子晶体的结构共价晶体的结构晶体的对称性高分子材料的结构晶体结构缺陷材料的相结构相律匀
3、晶、共晶、 包晶二元相图铁碳相图三元相图晶核的形成晶核的成长固溶体的凝固扩散现象及扩散方程扩散的微观机制扩散驱动力影响扩散的因素滑移与孪晶变形纯金属及合金的变形强化冷变形金属的回复与再结晶，金属的热变形、 动态回复再结晶等、金属材料热处理与材料性能和应用之间的关系。难点：晶面指数与晶向指数晶体的对称性离子晶体的结构规则高分子材料的结构位错的柏氏矢量位错的能量及交互作用相律及应用三元相图晶核的形成成分过冷扩散方程的解及其应用冷变形金属的回复与再结晶。注：表中（）选项请打“”3 课程教案授课时间第 4 周第 1 节课次1 授课方式（请打）理论课实验课习题课实践课其他授课题目（教学章、节或主题）：绪
4、论课时安排1 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：了解材料科学在国民经济中的地位与作用，材料科学的发展简史。掌握材料科学研究的内容及其要素之间的逻辑关系. 了解材料发展的现状与发展趋势. 了解本课程的学习方法.教学内容（注明：重点、难点及疑点） ：材料与材料科学材料 : 组成或制造器件的物质. 材料科学 : 研究材料的成分、组织结构、加工工艺与性能之间关系的科学。材料科学在社会与社会发展中的地位。材料的类别。课程学习方法。重点：材料科学研究的内容及其要素之间的逻辑关系。教学过程设计：1、多媒体图片说明材料科学在社会与社会发展中的地位。2、从材料定义引出材料科学，重点突出材料科学研究的
5、对象和主要内容，并以实例讲解，激发学生的学习兴趣。3、简介材料的类别。4、课程学习方法。5、要求学生收集有关未来新材料的有关资料，并应用本课程学到的知识去分析其原理和实现的可能性。教学方法及手段：1、多媒体，传统板书。讨论、作业和思考题：参考资料：备注：注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。4 课程教案授课时间第 4 周第 2 节课次1 授课方式（请打）理论课实验课习题课实践课其他授课题目（教学章、节或主题）：第 1 章 材料的使用性能课时安排1 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 教学要求：1 、理解材料的常用机械性能（强度、塑性、硬度、冲击
6、韧性、疲劳强度等）的含义及其指标。2、了解材料的常用机械性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等）测定方法。教学内容（注明：重点、难点及疑点） ：1、力学性能：金属材料在不同性质外力作用下表现的抵抗能力，也称机械性能。如：强度、刚度、弹性、塑性、硬度、韧性、疲劳性能、耐磨性能等。2、物理性能：如导电性、导热性、热膨胀性、熔点、磁性、密度等。3、化学性能：如耐酸碱、耐腐蚀、抗氧化。教学的重点：1、拉伸试验、硬度测试、冲击试验2、强度的概念及其指标3、塑性的概念及其指标4、硬度的概念及其指标 教学的难点：教学过程设计：1、通过生活实例引出材料的应用性能2、介绍简单拉伸试验，由于材料力学课尚未开
7、出，补充材料力学方面的基本知识3、介绍材料的应用性能：力学性能、物理性能、化学性能。4、结合试验讲解各性能，建立应用性能测量参数与性能间的概念。5、材料的应用性能小结教学方法及手段：1、多媒体、视频，传统板书。讨论、作业：参考资料：备注：5 课程教案授课时间第 4 周第 2 节课次1 授课方式（请打）理论课实验课习题课实践课其他授课题目（教学章、节或主题）：第 2 章 材料的其他性能（自学）课时安排0 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 教学要求：1 、理解典型材料的工艺性能的含义及其指标。2、了解材料的经济性能。3、了解材料的经济性能和环境性能。教学的重点：典型材料的工艺性能的含
8、义及其指标教学内容（注明：重点、难点及疑点） ：1、材料的工艺性能2、材料的经济性能3、材料的环境性能教学的重点：典型材料的工艺性能的含义及其指标教学过程设计：简单介绍，学生自学。教学方法及手段：1、多媒体，学生自学。讨论、作业：参考资料：备注：6 课程教案授课时间第 4 周第 3、4 节课次2 授课方式（请打）理论课实验课习题课实践课其他授课题目（教学章、节或主题）：第 3 章 原子结构与结合键课时安排2 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学要求：1、理解原子结构的量子理论（泡利不相容原理、能量最低原理、洪德定则）。2、掌握元素周期表中元素核外电子排列规律。3、掌握结合键的类型
9、、特点、性质。会计算离子键结合的比例。4、理解结合键的性质对材料性能的影响。教学内容（注明：重点、难点及疑点）：1、原子结构的量子理论（泡利不相容原理、能量最低原理、洪德定则）。2、元素周期表中元素核外电子排列规律。3、结合键的类型、特点、性质。会计算离子键结合的比例。4、结合键的性质对材料性能的影响。重点：结合键的类型、特点、性质。离子键结合的比例计算。难点：原子结构的量子理论（泡利不相容原理、能量最低原理、洪德定则）。教学过程设计：1、 复习高中有关周期表的知识。2、原子结构的量子理论（泡利不相容原理、能量最低原理、洪德定则）。3、在此基础上，通过讲解与练习，掌握电子排列规律，扩展结合键的
10、特点、性质的知识。4、强调结合键的性质对材料性能的影响。5、小结。教学方法及手段：1、多媒体，传统板书。讨论、作业：3-2，3-4，3-7 参考资料：备注：7 课程教案授课时间第 4 周 第 5、6 节，第 5 周 第 1、2 节课次3、4 授课方式（请打）理论课实验课习题课实践课其他授课题目（教学章、节或主题）：第 4 章 晶体结构课时安排4 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学要求：1、 了解晶体、非晶体、空间点阵、晶胞、晶系的概念；理解布拉菲空间点阵的特点。2、理解密勒指数、晶面指数、晶向指数的概念；掌握晶向和晶面指数的标定。2、 了解晶带、晶带轴的概念；3、 理解晶面间距
11、、晶面夹角和晶带定理。理解晶体结构、配位数、致密度、原子半径的概念。5、 掌握三种典型金属晶体的原子排列方式、晶胞原子数与间隙、配位数、致密度、密排晶向与密排晶面。6、 掌握组元、相、固溶体的概念，理解影响合金相组成的主要因数。8、 了解中间相的特点与分类；理解正常价化合物。教学内容（注明：重点、难点及疑点）：1、 晶体、非晶体、空间点阵、晶胞、晶系的概念；布拉菲空间点阵的特点。2、密勒指数、晶面指数、晶向指数的概念；晶向和晶面指数的标定。3、晶带、晶带轴的概念；3、 晶面间距、晶面夹角和晶带定理。晶体结构、配位数、致密度、原子半径的概念。5、 三种典型金属晶体的原子排列方式、晶胞原子数与间隙
12、、配位数、致密度、密排晶向与密排晶面。6、 组元、相、固溶体的概念，影响合金相组成的主要因数。7、 中间相的特点与分类；正常价化合物。重点：晶向和晶面指数的标定。典型金属晶体的原子排列方式、晶胞原子数与间隙、配位数、致密度、密排晶向与密排晶面。难点：晶向和晶面指数的标定。8 教学过程设计：第一次课： 2010.3.25 1、 以实例讲解晶体和非晶体。空间点阵模型引入晶体结构。2、 介绍布拉菲点阵3、讲解、练习晶向和晶面指数的标定。4、引入晶带、晶带轴的概念；5、简介六方系晶向指数和晶面指数第二次课： 2010.3.291、复习晶向指数和晶面指数2、三种典型金属晶体的原子排列方式、晶胞原子数与间
13、隙、配位数、致密度、密排晶向与密排晶面。3、引导学生总结三种典型金属晶体结构几何特征4、分析铁同构异素转变时的体积变化，及其在相变研究中的应用5、引入组元、相、固溶体的概念，引导学生分析影响合金相组成的主要因数6、 讲解合金的相结构，中间相的特点与分类7、分析影响固体溶解度的因素和形成间隙固溶体的条件8、 介绍正常价化合物教学方法及手段：1、多媒体，传统板书。2、UG 软件演示3D 空间点阵、原子排列。讨论、作业：参考资料：备注：9 课程教案授课时间第 5 周第 3-6 节课次5，6 授课方式（请打）理论课实验课习题课实践课其他授课题目（教学章、节或主题）：第 5 章 晶体缺陷课时安排4 教学
14、目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1、 掌握晶体缺陷类型（点、线、面缺陷）；掌握点缺陷的基本概念；理解点缺陷的形成，种类及运动。2、 掌握位错的基本概念及类型；掌握柏氏矢量的物理意义及柏氏矢量的确定方法。3、 掌握攀移、交滑移的概念；会计算位错线张力与位错间的交互作用力。4、 掌握位错的增殖及弗兰克不全位错；理解位错反应及扩展位错；理解割阶、层错、共格界面、半共格界面的概念；了解面缺陷的分类及其晶体构造。5、 理解界面能的概念；了解界面能对组织形貌的影响。6、 了解晶界的运动、界面偏聚的概念、界面的性质。教学内容（注明：重点、难点及疑点）：1、 晶体缺陷类型（点、线、面缺陷）；点缺陷的
15、基本概念、点缺陷的形成、种类及运动。2、 位错的基本概念及类型；柏氏矢量的物理意义及柏氏矢量的确定方法。3、 攀移、交滑移的概念；计算位错线张力与位错间的交互作用力。4、 位错的增殖及弗兰克不全位错；位错反应及扩展位错；割阶、层错、共格界面、半共格界面的概念；面缺陷的分类及其晶体构造。5、 界面能的概念；界面能对组织形貌的影响。6、晶界的运动、界面偏聚的概念、界面的性质。重点：晶体缺陷类型、位错的基本概念、攀移、交滑移的概念、位错的增殖。难点：柏氏矢量的物理意义及柏氏矢量的确定方法教学过程设计：第一次课： 2010.3.30 1、习晶体结构，实际晶体中总存在偏离理想结构的区域，引出点、线、面缺
16、陷2、逐个讲解点、线、面缺陷，强调晶体缺陷对材料加工、材料性能的影响3、用示意图讲解点缺陷的形成、种类及运动4、引入点缺陷浓度的计算，探讨其对材料力学性能、材料加工的影响及获得过饱和点缺陷的方 法5、介绍位错的类型与特点，柏氏矢量的表示方法6、引入位错密度的概念，简介位错密度的观察第二次课： 2010.4.1 1、介绍位错运动方式、位错的能量及其交互作用2、提出位错的产生与增殖问题，引导学生分析探究理解位错反应及扩展位错 3、以例子讲解位错反应的条件 4、介绍面缺陷的分类及其晶体构造，引入界面能的概念，界面能的计算5、 分析介面能对组织形貌的影响 6、引导学生分析晶体中的相界与相界能10 教学方法及手段：1、多媒体，传统板书。讨论、作业：5-1,5-2,5-8 参考资料：备注：第6 周第 1、2 节（ 4 月 5 日）清明放假11 课程教案授课时间第 6 周第 3-6 节课次7、8 授课方式（请打）理论课实验课习题课实践课其他授课题目（教学章、节或主题）：第 7 章 固体
