《材料科学基础》课程教学大纲.doc

《材料科学基础》教学大纲

课程编号英文名称：FundamentalsofMaterialsScience

学分：3

学时：总学时48学时，其中理论48学时，实践0学时

先修课程：新能源材料与器件导论、无机化学1、无机化学2、分析化学、有机化学1、物理化学1

课程类别：专业主干课

授课对象：新能源材料与器件专业学生

教学单位：化学化工学院

修读学期：第4学期

一、课程描述和目标

材料科学基础，是新能源材料与器件专业学生了解和掌握不同材料的组成、结构、制备、性能和应用的共性规律和个性特征的课程。本课程的任务是学生能较全面系统地掌握物理冶金原理，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，为后续专业课学习打下牢固的基础。

本课程的教学总目标就是为学生从事材料及其制品的设计、生产和研究工作打下必要的基础。具体目标如下：

课程目标1：专业知识方面，学生将熟练掌握材料科学中的固体结构、晶体缺陷、固体中原子及分子的运动、材料的变形和再结晶以及相图分析等基础理论；深入理解材料的组成、结构、性能和加工的规律及相互关系，能利用材料组成-结构-性能-加工工艺之间的相互联系理解、分析和判断材料制备和使用过程中的各种化学、物理现象和性能，进一步利用相关方法解决本专业领域工程问题。

课程目标2：专业能力方面，灵活应用力学、热学、光学、化学、电学、材料学等工程基础知识和科学基本原理建立从材料设计、组织控制、制备加工到性能评价与工程应用的概念体系，理解材料科学与工程内涵，建立相关模型，辨析相关技术要素。

课程目标3：专业素养方面，学生将具备在材料方向的专业素质，为将来工作过程中自学材料领域的其他知识、学习新材料和新工艺打下良好的基础，提出新能源材料与器件复杂工程问题的解决方案。

二、课程目标对毕业要求的支撑关系

毕业要求指标点

课程目标

权重

1-1能系统理解数学、自然科学、工程基础和新能源材料与器件专业知识论基础，并用于本专业领域工程问题

课程目标1

M

2-2能够运用力学、热学、光学、化学、电学、材料学等工程基础知识和科学基本原理，建立新能源材料与器件对象的模型，识别和表达相关技术要素

课程目标2

H

3-1能够掌握新能源、新材料及器件相关领域的基本原理和方法，设计新能源材料与器件复杂工程问题的解决方案

课程目标3

H

三、教学内容、基本要求与学时分配

序号

教学内容

基本要求及重、难点（含德育要求）

学时

教学

方式

对应课程目标

1

绪论

1.了解材料科学的重要地位与作用；

2.掌握材料按属性的分类，材料科学的含义及其四要素。

重、难点：材料科学的应用。

德育要求：要求遵守课堂内外纪律。

1

集中讲授

课程目标

1

2

原子结构与键合

1.掌握材料的原子结构与原子结合键的一些基本概念；

2.了解结合键的本质、结合键与原子间距关系、结合键与材料性能的关系；

重、难点：原子的电子结构

德育要求：树立严谨求知的态度。

4

集中讲授

课程目标

1、2

3

固体结构

1.掌握空间点阵、晶胞、晶系、晶面指数和晶向指数的概念，了解晶向和晶面指数的表示方法；

2.掌握常见晶体的结构、配位数、致密度和原子半径的概念。

重、难点：空间点阵、金属晶体结构。

德育要求：诚实、认真、严谨地完成作业。

6

集中讲授

课程目标

1、2

4

晶体缺陷

1.重点掌握点缺陷、线缺陷、面缺陷的模型和特点；

2.掌握点缺陷、位错的运动，了解位错的弹性性质，实际晶体结构中的位错及位错反应；

3.了解外表面和表面能，晶界、亚晶界、相界的定义、种类和特点。

重、难点：位错的运动、交互和增值机制。

德育要求：科学精神

10

集中讲授

课程目标

1、2、3

5

固体中原子及分子的运动

1.理解菲克尔第一定律和第二定律，会利用菲克第二定律求解；

2.重点掌握柯肯达尔效应的起因、标记面漂移反向与扩散偶中两组元扩散系数大小的关系；

3.掌握扩散的几种机制，着重是间隙机制和空位机制。

重、难点：表象理论、扩散理论。

德育要求：养成良好的学习习惯。

5

集中讲授

课程目标

1、2、3

6

材料的变形和再结晶

1.掌握金属材料的变形-再结晶特性、弹性模量和滑移等概念；

2.理解孪晶、力学性能和加工工艺对力学性能的影响。

3.掌握合金的塑性变形、回复、再结晶过程与特性。

重、难点：晶体的塑性变形。

德育要求：为建设祖国打好扎实的理论基础。

10

集中讲授，案例教学

课程目标

1、2、3

7

单组元相图及纯晶体的凝固

1.掌握单元系相变的热力学及相平衡；

2.理解纯金属凝固的过程和现象；

3.了解气固相变与薄膜生长。

重、难点：相平衡、非均匀形核。

德育要求：培养独立思考的能力。

4

集中讲授

课程目标

1、2、3

8

二元相