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吉首大学化学化工学院课程教学大纲应用化学专业

《材料科学基础》课程教学大纲

一、课程说明

课程编码4300655课程类别专业方向课
修读学期第三学期学分2学时32

课程英文名称FundamentalsofMaterialsScience
适用专业应用化学
先修课程大学物理、物理化学

二、课程的地位及作用

材料科学基础是研究材料的成分、结构与性能之间的关系及其变化规律的一门应用
基础科学。本课程的任务是向学生较全面系统地介绍材料科学基本原理，注意材料的共
性与个性的结合，实现多学科知识的交叉与渗透。学习本课程的目的是为后续专业课打
下牢固的基础，同时为将来从事材料的研究与开发打下坚实的理论基础。先修课程为物
理化学、高等数学。通过材料科学基础的教学，使学生了解和掌握材料科学的基本理论，
培养学生理论思维的能力，为从事材料学教学和科研打下扎实的理论基础。

三、课程教学目标

1.理解金属键、离子键、共价键、分子键和氢键几种典型结合键的，掌握三大固体
材料的结构特点、性能特点，建立材料结构与性能之间的关系。掌握晶体学的基础知识。
2．掌握晶体缺陷的类型、结构特征、性质及其对材料性能的影响
3．掌握扩散第一定律、扩散第二定律及其应用、扩散机制、扩散系数的计算、影
响扩散的因素和离子晶体的扩散。
4.掌握固体材料变形的基本方式，掌握形变金属及合金在退火过程中的变化。核的
规律，了解熔化熵对晶体生长的影响。了解固溶体合金的凝固规律，了解材料的非晶态
概念。
5.掌握相图的基本知识，二元相图的基本类型，二元相图的分析与使用方法，熟练

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应用铁碳相图；掌握三元相图类型、定量法则、分析方法、等温截面、变温截面、液态
投影图。

四、课程学时学分、教学要求及主要教学内容

(一)课程学时分配一览表
学时分配
章节主要内容总学时
讲授实践

第1章原子结构与键合220
第2章固体结构660
第3章晶体缺陷660
第4章固体中原子及分子的运动440
第5章材料的形变和再结晶440
第6章单组元相图及纯金属的凝固440
第7章二元系相图及合金的凝固660
(二)课程教学要求及主要内容

第一章原子结构与键合
教学目的和要求：
1.了解原子结构及建合类型；
2.掌握物质的组成、原子的结构、电子结构和元素周期表；
3.熟悉一次键（金属键、离子键、共价键）、二次健（范德华力和氢键）的定义、
特点；
4.掌握材料中的结合键的类型对材料性能的影响，键-能曲线及其应用。
教学重点和难点:
1.教学重点：原子的电子结构；原子间的键合。
2.教学难点：原子的电子结构；元素周期律。
教学方法和手段：使用多媒体手段，以讲授为主。
教学主要内容：
1.原子结构主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数、原子量、原子价和电负
性等基本概念，能量最低原理、包利不相容原理等基本原理，原子核外电子排布规律。

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原子结构、原子排列对材料性能的影响；2.材料中的结合键的类型、本质，各结合键对
材料性能的影响，键-能曲线及其应用；3.原子的堆垛和配位数的基本概念及对材料性
能的影响；4.显微组织基本概念和对材料性能的影响。

第二章固体结构
教学目的和要求：
1.掌握三大固体材料的结构特点、性能特点，建立材料结构与性能之间的关系；
2.掌握晶体学的基础知识，重点是掌握晶向指数与晶面指数的标定方法，三种典型
的金属晶体结构，会求三种晶体结构的致密度和配位数。
教学重点和难点：
1.教学重点：14种布拉维点阵；三种典型的金属晶体结构。
2.教学难点：晶体结构中间隙类型与半径；合金相结构；离子晶体及共价晶体的结
构。
教学方法和手段：使用多媒体手段，以讲授为主。
教学主要内容：
1.晶体与非晶体、晶体结构、空间点阵、晶格、晶胞、晶格常数、布拉菲点阵、晶
面间距等基本概念；2.晶体晶向指数与晶面指数的标定方法；晶带定理；极射投影；晶

体的对称性；3.晶体结构及类型，常见晶体结构(bcc、fcc、hcp)及其几何特征、配位数、
堆积因子（致密度）、间隙、密排面与密排方向；4.典型离子晶体结构类型：金刚石结

构，石墨结构，NaCl型结构、CsCl型结构，ZnS型结构，萤石型结构，金红石型结构，
CdI2型结构，钙钛矿型结构，尖晶石型结构，描述晶体结构的三种方法，同质多晶与类
质同晶的概念；5.硅酸盐晶体结构特点及其分类：硅酸盐晶体结构的分类原则；岛状结
构，组群状结构，链状结构，层状结构和架状结构的硅酸盐晶体；6.高分子材料的组成
和结构的基本特征，高分子材料结晶形态、高分子链在晶体中的构象、高分子材料晶态
结构模型、液晶态的结构特征与分类。

第三章晶体缺陷
教学目