《材料的结构》教学大纲.doc

《材料的结构》课程教学大纲 课程名称：Structure of Materials 课程编号：012005 总学时数：48学时 讲课学时：40学时 实验学时：8学时 学分：3学分 先修课程： 《高等数学》、《大学物理》、《材料科学基础》。 教材：《材料的结构》（冶金工业出版社、余永宁 毛卫民 编著）。 参考书目：周公度，《晶体结构的周期性和对称性》，高等教育出版社，1992年； 弗里埃德尔，《位错》，科学出版社，1984年； B.Henderson，《晶体缺陷》，高等教育出版社,1983年。 《课程内容简介》：系统地阐述了晶体材料的完整性结构及非完整性结构。在晶体的完整性方面，介绍了晶体的各种对称性和常见晶体结构，包含了先进金属材料结构分析的内容，介绍和分析了金属间化合物材料以及一些新材料的结构，论述了晶体取向分析、定量计算以及理论模拟的方法等。在晶体的非完整性方面，介绍了晶体的点、线和面缺陷的结构，除了介绍其一般性结构理论外，对一些典型结构中的结构缺陷作了适当的讨论。 一、课程性质、目的和要求 本课程是“材料成型及控制工程”专业的主要专业课。 本课程的学习目的是使学生掌握晶体学的基础知识，学习晶体结构的基本对称性，理解点群和空间群的分类及应用，了解分析晶体结构的常用方法和过程，以及测定晶体取向和多晶体织构的方法。通过学习晶体缺陷的基本知识，掌握点缺陷、线缺陷和面缺陷的基础理论，培养学生分析问题的能力，为学习后续专业课程打下厚实的理论基础知识。 本课程的要求：通过本课程的学习，要求学生掌握晶体材料微观结构的基础理论，熟悉完整晶体结构的基本规律，在此基础上进一步掌握晶体缺陷的基本理论。为以后承担和开展材料科学与工程研究工作奠定理论基础。 二、教学内容、要点和课时安排 《材料的结构》授课课时分配表 章节 讲课 习题课 讨论课 实验 其他 合计 第1章 2 2 第2章 3 3 第3章 4 4 第4章 3 2 3 第5章 3 2 3 第6章 2 2 第7章 1 2 1 第8章 3 3 第9章 2 2 第10章 2 2 第11章 3 3 第12章 自学 第13章 2 2 第14章 2 2 第15章 4 4 第16章 4 2 4 本课程的教学内容共分十六章。 第1章：晶体与晶体学 主要内容：简述晶体学的发展历史，介绍晶体、非晶体、液晶、准晶等不同物质。简述晶体的基本点对称性和平移对称性。论证晶体基本对称性的常规表达方式，介绍7种晶系和14种布拉菲点阵。 重点、难点：掌握晶体的概念，重点掌握晶系和布拉菲点阵的分类。 第2章：晶体学点群 主要内容：引入点群的概念，举例推导32种点群。 重点、难点：掌握点群的概念，重点理解为什么有32种点群。 第3章：空间群 主要内容：介绍空间群的概念，举例推导空间群。引入表达空间对称性的一般等效位置的观念，介绍空间对称性的图形表达方式。举例介绍不同晶系空间群的主要特征。 重点、难点：掌握空间群的概念，重点掌握各晶系空间群特征。 第4章：无机晶体结构分析 主要内容：介绍常见无机晶体的晶体结构及其表达符号，介绍晶体结构检测分析的基本原理，包括X射线衍射及其消光规律。举例简述分析简单未知晶体结构的过程。 重点、难点：掌握常规分析晶体结构的原理和方法，熟悉求解未知晶体结构的一般过程。 第5章：晶体取向与多晶体织构 主要内容：引入晶体取向的概念，介绍晶体取向的表达方式。描述晶体学织构的概念，介绍织构分析的观念。 重点、难点：掌握晶体取向和多晶体织构的概念，了解织构的表达与分析。 第6章：晶体中的点缺陷 主要内容：介绍晶体中的点缺陷---空位、自间隙原子和杂质原子，讨论点缺陷的平衡浓度，简单介绍空位浓度测量方法。介绍晶体经辐照后产生的过饱和浓度点缺陷，讨论它们的聚集自组织以及在不同温度下的消散和恢复。 重点、难点：掌握晶体中点缺陷的主要形式，推导点缺陷的热力学平衡浓度。 第7章：位错的定义及柏氏矢量 主要内容是：解释晶体中为什么存在位错，介绍位错的典型形态，重点介绍位错的特征量---柏氏矢量以及求柏氏矢量的方法，说明柏氏矢量的守恒性。 重点、难点：理解晶体中为什么存在位错，掌握位错的基本分类和柏氏矢量。 第8章：位错的弹性性质 主要内容是：本章以在各向同性介质中的直位错线为基础介绍位错的弹性性质，包括位错的应力场以及导出应力场的方法、位错的能量以及求出位错能量的方法。位错的弹性性质是重要的性质，它是位错与位错交互作用以及与其他缺陷交互作用的基础。本章讨论位错的受力---即位错对内、外应力场的响应，这些力例如是外加应力场使位错受力、自身应力场