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《材料科学基础》课程教学大纲

课程编号：08061211
课程名称：材料科学基础
英文名称：FundamentalofMaterialsScience
课程类型：学科基础课
课程要求：必修
学时／学分：88／5.5（讲课学时：80实验学时：8上机学时：0）
适用专业：材料成型与控制工程；焊接技术及工程；金属材料工程；无机非金属材料工程

一、课程性质与任务
《材料科学基础》是材料科学与工程学院各专业学生学习和掌握材料的成分、组织结构
与性能间的关系及其变化规律，特别是固体材料的结构、晶体缺陷、平衡相图、凝固和原子
扩散过程诸方面的基本概念和基础理论，以及有关的加工工艺对材料的组织结构和性能的影
响规律的学科基础课，也是学生将来学习专业课程的理论基础。本课程在教学内容方面着重
基本知识、基本理论和基本规律等方面的讲解；在培养实践能力方面着重试样的选取与制备
及显微组织的观察等基本方法的训练，使学生熟悉材料科学的相关基础知识，为后续专业课
程的学习以及将来解决材料的生产、加工等问题和探索新材料、新技术、新工艺打下比较系
统而坚实的理论基础。

二、课程与其他课程的联系

选修课：大学物理，材料物理化学
本课程是在学习了大学物理、材料物理化学等课程后方能学习本课程；该课程也是学习
后续专业课程的理论基础。
通过该课程的学习，使学生掌握材料的成分、组织结构与性能间的关系及其变化规律，
从而为进一步深入学习材料科学与工程学院各专业的专业课程奠定基础，并且理论结合实
践，使其有机的结合起来，形成一个完整的系统的专业学科基础理论体系。

三、课程教学目标
1．学习并掌握常见的晶体结构与材料的相结构、晶体缺陷及固态材料中的原子扩散、
材料的凝固、二元相图及塑性变形等基本知识，使学生在材料方面具有扎实的基础理论知识，
了解并掌握金属材料产品由不同工艺形成的组织特征，具有开发和选用新材料的能力和工程
实际应用的能力；（支撑毕业能力要求1.1、1.2）
2．培养学生的工程实践学习能力，使学生掌握观察材料显微组织的实验方法，获得实
验技能的基本训练，具有查阅有关技术资料的能力；（支撑能力毕业要求2.1、2.3）
3．培养学生对金属材料的各类物理现象、特性进行研究并通过实验验证的能力。（支
撑能力毕业4.1）
四、教学内容、基本要求与学时分配
对应课
序学教学
教学内容教学要求程教学
号时方式
目标

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11、材料中的晶体结构1.掌握晶体与非晶体的概念16讲授1、2
1.1晶体2.了解晶体学的基础知识
1.2晶体学基础3.掌握常见的晶体结构
1.3常见的晶体结构4.掌握相与常见的相结构
1.4相结构
22、晶体缺陷1.掌握点缺陷的概念，18讲授、1、2
2.1点缺陷点缺陷的种类及形成，点缺陷
2.2位错的平衡浓度，点缺陷的迁移，
2.3晶体中的界面过饱和点缺陷
2.熟悉位错的基本类型和特
征，柏氏矢量，位错的运动，
位错的弹性性质，位错的形成
与增殖，实际晶体结构中的位
错
3.晶体中的外表面，晶界和亚
晶界，孪晶界，相界
33、固体中的扩散1.掌握扩散第一定律和第二8讲授1、2
3.1扩散第一定律和第二定律定律及定律的解讨论
3.2扩散热力学2.了解扩散热力学
3.3扩散机制和扩散激活能3.掌握扩散机制和扩散激活
3.4影响扩散的因素能
4.掌握影响扩散的因素
44、材料的凝固1.了解液态结构，晶胚，结构8讲授1、3
4.1液态结构起伏，能量起伏的概念讨论
4.2材料凝固的热力学条件和过2.了解材料凝固的热力学条件
程和过程，过冷度，晶体材料凝
4.3晶核的形成固的一般过程
4.4晶核的生长3.掌握晶核的形成
4.5凝固动力学和晶粒尺寸4.了解晶核的生长
5.了解凝固动力学，掌握晶粒
尺寸控制的方法
55、二元相图1.掌握二元相图的表示方法及12讲授1、3、4
5.1二元相图的基本知识二元合金相图的建立讨论
5.2匀晶相图2.掌握匀晶转变、固溶体的平
5.3二元共晶相图衡凝固过程、杠杆定律及成分
5.4二元包晶相图过冷；熟悉固溶体的非平衡凝
5.5其他类型的二元相图固过程及枝晶偏析的概念
5.6铁碳相图3.掌握二元共晶相图及共晶转
变；熟悉共晶组织及共晶系的
平衡凝固过程；了解相和组织
组成物的区别，伪共晶和离异
共晶的区别
4.掌握二元包晶相图及包晶转

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变；熟悉包晶系的平衡凝固及
包晶系的非平衡凝固
5.了解形成化合物的相图，具
有熔晶、合晶和偏晶转变的相
图，具有固态转变的相图
6.掌握铁碳相图、铁碳合金
、铁碳合金中的相及铁碳合金
的平衡凝固过程和平衡组织，
碳对铁碳合金平衡组织与性
能的影响
66、三元相图1.掌握三元相图的成分表示方10讲授1、3、4
6.1三元相图基础法，三元相图的空间模型，截讨论
6.2固态互不溶解