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《材料科学基础II》课程教学大纲

一、课程基本情况

课程代码：101134223502

课程名称：材料科学基础II/FundamentalsofMaterialsScienceII

课程类别：专业必修课程

学分：2.5

总学时：40

理论学时：32

实验/实践学时：8

适用专业金属材料工程

适用对象：本科

先修课程：物理化学、机械制造基础

教学环境：多媒体教室/实验室

开课学院：材料科学与工程学院

二、课程简介

1.课程任务与目的

《材料科学基础II》是金属材料工程专业一门重要的专业基础课。本课程的作用是阐明金属与合金的化学成分、结构、组织与性能之间的关系及其变化规律，系统介绍材料科学，重点是金属学的基本原理和基本知识。

在本课程材料性能简介环节，介绍当前材料发展与基础理论研究进展的关系及新材料性能设计内容，结合国家生产建设需求，建立学生的专业自信心，激发投入经济建设一线建功立业的热情。

2.对接培养的岗位能力

通过本课程的学习，使学生掌握金属合金三元相图的基本知识，金属与合金的扩散、凝固、塑性变形与再结晶等有关理论，具备其组织与性能的初步分析能力，为后续专业课的学习打下良好的基础，为今后从事金属与合金的研究与应用奠定必要的理论基础。

三、课程教学目标

1.课程对毕业要求的支撑

[毕业要求指标点1.2]能够综合运用数学、自然科学和工程基础理论和知识分析金属材料工程领域相关的复杂工程问题。

[毕业要求指标点2.1]能够运用自然科学和金属材料工程科学的基本原理，识别金属材料领域复杂工程问题。

[毕业要求指标点3.1]能够运用数学抽象、计算、建模等知识，针对金属材料工程复杂工程问题，设计满足特定需求的方案或工艺流程。

2.课程教学目标

对应毕业要求指标点，具体内容如下

教学目标1：通过学习材料科学基础的基础知识，掌握三元合金相图的分析方法、纯金属结晶的一般规律，以及固体中原子扩散的宏观规律和微观过程。了解扩散方程的应用，掌握影响原子扩散的主要因素以及扩散的驱动力。分析金属材料工程领域相关的复杂工程问题。（支撑毕业要求指标点1.2）

教学目标2：通过学习单晶体和多晶体材料塑性变形的一般规律，位错运动和组态与多晶体塑性变形的特点，掌握冷变形金属在退火过程中的性能、结构变化规律。了解材料的电子结构，综合运用金属材料工程领域的科学理论和技术手段，具有分析并解决工程实际问题的能力。（支撑毕业要求指标点2.1）

教学目标3：通过本课程的学习，具有综合运用材料科学基础的理论知识，进行新材料的研发与应用。能够针对金属材料工程的实际问题，设计满足使用需求的工艺方案，并具有不断学习和推广新技术的进取精神。（支撑毕业要求指标点3.1）

四、教学课时安排

（一）学时分配

主题或知识点

教学内容

总学时

学时

完成课程

教学目标

讲课

实验

实践

主题或知识点1

材料相结构及相图（4-5节）

10

6

4

0

1、2、3

主题或知识点2

材料的凝固与气相沉积

10

8

2

0

1、2、3

主题或知识点3

扩散与固态相变

8

8

0

0

1、2、3

主题或知识点4

材料变形与断裂

8

6

2

0

2、3

主题或知识点5

材料的电子结构与物理性能

4

4

0

0

2

合计

40

32

8

0

（二）实验/实践教学安排

序号

实验/实践项目名称

实验/实践学时

实验/实践类型

实验/实践要求

每组

人数

备注

1

硬度的测定方法与设备

2

综合性

必做

2

2

典型三元合金相图及组织分析

2

综合性

必做

4

3

金属结晶及铸锭组织观察

2

综合性

必做

3

4

金属塑性变形与再结晶组织观察

2

综合性

必做

1

五、教学内容及教学设计

主题或知识点1相结构及二元合金相图

1.教学内容

了解三元系相图及其类型，三元相图的表示方法，掌握三元匀晶相图和三元共晶相图中某一点合金的结晶过程分析。为新材料的开发与应用提供理论基础。

2.教学重点

三元系相图及其类型，三元相图的表示方法，三元相图的建立，三元匀晶相图，具有两相共晶反应的三元系相图，三元系中的相平衡分析，具有四相平衡反应的三元系相图，三元系相图实例分析。

3.教学难点

应用三元系平衡相的定量法则确定成分三角形内一点的成分组成；三元匀晶相图和三元共晶相图中某一点合金的结晶过程分析。

4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）

采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。

主题或知识点2材料的凝固与气相沉积

1.教学内容

了解液态的结构，晶体材料熔液凝固的基本规律，气相沉积的方法。掌握晶核的形成，均匀形核，非均匀形核，凝固组织及其控制，为社会主义建设生产优质的金属材料。

2.教学重点

液态的结构，晶体材料熔液凝固的基本规律，凝固的热力学条件，过冷现