材料科学基础,赵品

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料科学基础,赵品材料科学基础课程教学大纲课程名称：材料科学基础英文名称：FundamentalsofMaterialsScience学时：80开课学期：5适用专业：无机非金属材料工程课程类别：必修课程性质：专业基础课先修课程：无机化学、物理化学、高等数学、大学物理其中实验学时：16学分：课程编码：一、课程性质及任务本课程是无机非金属材料工程专业学科基础课，是国家教育部设置材料类专业的主要课程。它是研究材料的成分、结构与性能之间关系及其变化规律的应用基础科学。它包括材料的结构和缺陷，

2、材料热力学和相平衡，材料扩散和相变、材料烧结及热处理等。它为学生加强基础、拓宽专业面提供基础理论和实践经验，并为后续课程打好基础。二、课程的教学要求绪论本部分要求了解材料科学的研究进展，发展趋势，以及材料组成、结构、工艺及性能的关系。晶体结构与缺陷本部分要求学生了解氧化物晶体结构的一般规(转载于:写论文网:材料科学基础,赵品)律以及晶体结构的线缺陷；理解硅酸盐晶体结构的特点；掌握典型无机化合物的结构。1、典型晶体结构类型单质的晶体结构二元化合物的晶体结构ABO3型化合物的晶体结构尖晶石型晶体结构氧化物晶体结构的一般规律2、硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构的一般特点与分类岛状硅酸盐晶体结构组群状硅酸

3、盐晶体结构链状硅酸盐晶体结构层状硅酸盐晶体结构架状硅酸盐晶体结构3、晶体结构缺陷点缺陷固溶体非化学计量化合物线缺陷面缺陷非晶态固体与性质本部分要求学生了解玻璃结构理论；理解玻璃形成的热力学条件、动力学条件和结晶化学条件；掌握熔体、玻璃结构和性质的相互关系和制约规律。1、熔体熔体结构熔体性质2、玻璃玻璃的一般特点玻璃的结构玻璃形成的条件玻璃中的分相常见玻璃类型3、玻璃陶瓷及其他非晶态材料固体的表面与界面本部分要求学生了解固体的界面及结构、界面行为；理解粘土水-系统的胶体性质以及瘠性料的悬浮与塑化方法和原因；掌握无机材料固体表面的结构和特点。1、固体的表面固体的表面力表面的结构固体的表面能2、界面

4、行为弯曲表面效应润湿与粘附吸附与表面改性3、晶界晶界结构与分类多晶体的晶界晶界应力4、粘土水-系统胶体化学粘土的荷电性粘土的离子吸附与交换粘土胶体的电动性质粘土水-系统的胶体性质瘠性料的悬浮与塑化固体中的能量状态本部分主要要求学生了解固体的能带理论，掌握半导体的能带结构，明确固体中的元激发。1、固体的能带理论金属自由电子物理模型及能带晶体电子的物理模型及能带金属、绝缘体、半导体的能带特征2、半导体能带直接带隙和间接带隙杂质与能级缺陷与能级直接跃迁和间接跃迁3、固体中的元激发声子极化子色心热力学应用与相平衡本部分要求学生了解相律和相平衡的研究方法以及相图热力学的基本知识；理解专业相图在材料组成设

5、计、材料工艺方法选择、材料矿物组成控制及材料性能预测等方面的应用；掌握单元和多元相图的基本原理，学会相图的分析方法。1、基本理论热力学基本参数二元系自由能相图热力学2、相平衡相图的基本知识单元系统相图二元相图的基本类型二元相图的应用举例三元相图的基本知识三元相图的基本类型三元相图的应用举例扩散本部分要求学生掌握固态扩散的宏观规律、动力学方程和扩散系数；了解扩散的微观机制；通过宏观-微观-宏观的渐进循环，认识扩散现象和本质，理解影响扩散的微观、宏观因素，内在、外在因素。1、固体中扩散的基本特点2、菲克定律稳定扩散不稳定扩散3、扩散系数扩散系数的物理意义扩散过程的推动力4、扩散的微观机制空位扩散机

6、制杂质离子固溶引起的空位扩散非化学计量氧化物中的扩散间隙扩散机制互扩散系数5、影响扩散的因素温度的影响组成的影响化学键的影响晶体结构的影响杂质的影响固相反应本部分要求学生了解固态反应的分类和特征；掌握固态反应的机理和和动力学关系；理解影响固相反应的系列因素，通过改变相关条件达到控制固相反应进程的目的。1、固相反应过程2、固相反应动力学方程固相反应的一般动力学关系化学反应动力学范围扩散动力学范围3、影响固相反应的因素4、固相反应的研究实例5、固相反应热力学热力学应用计算方法纯固相参与的固相反应伴有气体参与的固相反应伴有熔体参与的固相反应反应热平衡计算金属氧化物的高温稳定性相变本部分要求学生了解相

7、变的基本概念和分类以及固态相变的特点和类型；掌握液-固相变的热力学、动力学过程；理解液相的不混溶现象。1、相变的分类热力学分类相变方式分类质点迁移特征分类动力学分类2、固态相变固态相变的特点扩散型固态相变马氏体相变3、液-固相变液-固相变过程热力学液-固相变过程动力学4、液-液相变过程液相的不混溶现象分相的结晶化学观点烧结本部分要求学生了解烧结的基本概念和影响烧结的基本因素；掌握烧结过程和传质机理；理解采用简化模型建立的相应动力学关系。1、烧结的基本概念烧结的特点烧结过程的推动力烧结模型2、固相烧结蒸发-凝聚传质扩散传质3、液相烧结液相烧结的特点流动传质溶解-沉淀传质4、热压烧结5、晶粒生长与

8、二次再结晶晶粒生长二次再结晶晶界在烧结中的作用6、影响烧结的因素7、烧结方法的发展三、课程学时分配四、课程的实验要求与内容本课程的教学内容共分九章。第一章：结晶学基础主要内容：晶体的基本概念与性质；晶体的宏观对称性；晶体结构的基本特征；晶体化学基本原理；晶体的理想形状；晶体结构的基本特征。重点、难点：晶体化学基本原理。第二章：晶体结构与晶体中的缺陷主要内容：典型结构类型；硅酸盐晶体结构；晶体结构缺陷。重点、难点：硅酸盐晶体结构；晶体结构缺陷。第三章：熔体与玻璃体主要内容：熔体的结构；熔体的性质；玻璃的形成；玻璃的结构；常见玻璃类型。重点、难点：熔体的结构；熔体的性质；玻璃的形成；玻璃的结构；第

9、四章：表面与界面主要内容：固体的表面；界面行为；晶界；粘土-水系统胶体化学。重点、难点：粘土-水系统胶体化学。第五章：热力学应用主要内容：热力学在凝聚态体系的应用的特点；热力学应用计算方法；热力学应用实例；相图热力学的基本原理。重点、难点：相图热力学的基本原理。第六章：相平衡主要内容：硅酸盐系统相平衡特点；单元系统；二元系统；三元系统；四元系统；交互三元系统。重点、难点：判读三元系统相图的规则与步骤。第七章：扩散与固相反应主要内容：扩散的宏观动力学方程；扩散过程的推动力、微观机构；固体材料中的扩散及影响因素；固相反应及其动力学特征；固相反应的动力学方程；影响固相反应的因素。重点、难点：扩散的宏

10、观动力学方程；扩散过程的推动力、微观机构；固相反应动力学方程。第八章：相变主要内容：相变的分类；液-固相变过程热力学；液-固相变过程动力学；液-液相变过程。重点、难点：液-固相变过程热力学；液-固相变过程动力学。第九章：烧结主要内容：概述；固态烧结；液相参与的烧结；晶体生长与二次再结晶；影响烧结的因素；特种烧结原理。重点、难点：固态烧结；液相参与的烧结；晶体生长与二次再结晶。三、教学方法根据本课程特点，结合课程已形成的授课特点，以教师讲授为主，并结合学生的大量练习与实践进行教学。四、成绩考核方式考试成绩占80%，平时成绩占20%。五、制定本大纲的有关说明1.本教学大纲是材料科学与工程专业材料科

11、学基础课程的基本内容。这些内容主要通过讲授进行教学。2本课程是一门理论性较强的课程。为了使学生便于掌握讲课内容，在教学过程中要加强课前预习和课后复习等环节。学生在学完本课程后，能够运用所学的知识，建立起材料的组成、结构和性能，以及材料加工、使用之间的联系3本课程在讲授过程中需借助图表，画图，模型等手段帮助学生充分掌握有关晶体的结构和性质、相图的内容。图、表较多并且比较复杂，需采用多媒体教室教学。4每次课可适当布置2-3题的作业，以加强学生复习、巩固所学知识。也进一步了解学生所掌握的情况，以利帮助提高达到学习的目的。5.主讲教师根据本大纲，制定具体的授课计划。大纲执笔者：赵云霞大纲审定者：李国昌

12、分管教学负责人：张大富材料科学基础编写大纲本课程为材料类、材料成型类专业技术基础课，是我校和很多高校相关专业研究生入学专业考试课。近年来我校使用过的教材主要有：崔忠圻主编金属学与热处理，机械工业出版社；石德珂主编材料科学基础，机械工业出版社；谢希文主编材料科学基础，北京航空航天大学出版社；赵品主编材料科学基础教程，哈尔滨工业大学出版社等。编写大纲：绪论一、材料的应用二、材料的性能三、材料的发展四、课程的任务第一章金属材料的晶体结构第一节材料原子间的结合键第二节金属材料的晶体结构第三节晶面指数和晶向指数第四节金属的晶体缺陷第二章晶体材料的结晶第一节结晶的基本概念第二节结晶的条件第三节晶核的均匀形

13、成第四节晶核的非均匀形成第五节形核率和核长大率第六节晶粒大小及其控制第七节铸锭组织第三章合金相结构与二元合金相图第一节基本概念第二节相结构第三节二元合金相图的建立第四节二元相图的基本类型第五节二元相图分析及应用第四章铁碳相图和铁碳合金第一节Fe-Fe3C相图分析第二节Fe-Fe3C相图合金的平衡结晶分析第三节组织产物与性能分析第四节碳钢及其分类第五章三元合金相图第一节三元合金相图的建立第二节三元合金相图的定量法则第三节三元匀晶相图第四节三元共晶相图第五节三元相图分析及应用第六章材料的塑性变形与再结晶第一节材料变形的基本概念第二节单晶体材料的塑性变形第三节多晶体材料的塑性变形第四节合金的塑性变形

14、第五节塑性变形对组织和性能的影响第六节变形材料的回复阶段与再结晶阶段第七节再结晶后晶粒的大小及影响因素第八节金属材料的热塑性变形过程第七章金属材料中的固态扩散第一节扩散的基本概念第二节扩散第一定律第三节扩散第二定律第四节扩散方程的应用第五节固态扩散分类第六节影响扩散的因素第八章固态相变及钢的热处理原理与工艺第一节固态相变的特点及类型第二节热处理的基本概念第三节钢在加热时的转变第四节钢在冷却时的转变第五节钢的回火转变第六节钢的普通热处理工艺第七节钢的表面热处理工艺第八节钢的形变热处理工艺第九章常用金属材料第一节材料的分类方法与金属材料的分类第二节合金钢第三节铸铁第四节有色金属材料第五节粉末冶金材料目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。