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材料物理学武汉理工大学材料物理学课程介绍

课程概述课程目标了解材料的结构、性质和性能之间的关系课程内容晶体学、缺陷、扩散、热力学、相变、组织分析、性能测试

课程内容安排1第一阶段材料结构基础2第二阶段材料性质与性能3第三阶段材料组织与性能测试

课程学习要求1认真听课积极参与课堂讨论2独立完成作业定期进行复习3积极参与实验注重理论联系实际

材料的结构原子结构原子核、电子、能级晶体结构晶胞、晶格常数、晶系非晶体结构无规则排列，短程有序

晶体结构基础立方晶系简单立方、体心立方、面心立方六方晶系紧密堆积、空间利用率高金刚石结构共价键结合，硬度高

晶体缺陷点缺陷空位、间隙原子线缺陷位错，影响材料强度面缺陷晶界、孪晶界，影响材料性能体缺陷空洞、裂纹，影响材料强度

晶体缺陷的分类1点缺陷2线缺陷3面缺陷4体缺陷

位错理论1刃位错附加半平面2螺旋位错螺旋状原子排列3混合位错刃位错和螺旋位错的组合

位错的特性1应力场位错周围存在应力场2弹性变形位错运动导致材料的弹性变形3滑移面位错在特定的晶面滑移

位错的运动滑移位错在滑移面上运动攀移位错垂直于滑移面运动交汇位错相互作用

原子扩散基础

扩散的类型间隙扩散间隙原子在晶格中运动空位扩散原子交换空位位置

扩散的影响因素1温度温度越高，扩散速度越快2浓度浓度梯度越大，扩散速度越快3晶格结构晶格结构影响扩散系数

热力学基础热力学第一定律能量守恒定律热力学第二定律熵增原理热力学第三定律绝对零度不可达到

相变基础固相变固态物质之间的转变液相变固态和液态之间的转变气相变液态和气态之间的转变

相图分析1相具有均匀物理化学性质的物质2相变相之间的相互转化3相图表示相变关系的图形

铁碳合金相图共析转变奥氏体分解为珠光体共晶转变液态合金凝固为共晶组织

相变动力学1成核新相形成的初始阶段2长大新相尺寸不断增大3最终相变形成稳定的相变产物

时间温度转变图

相变控制热处理通过控制温度和时间来改变材料组织合金化加入合金元素来改变相变过程

材料组织分析显微组织观察光学显微镜、扫描电子显微镜衍射分析技术X射线衍射、电子衍射

显微组织观察光学显微镜放大倍数有限扫描电子显微镜分辨率更高

衍射分析技术X射线衍射晶体结构分析电子衍射微观结构分析

X射线衍射1布拉格方程描述X射线衍射现象2衍射峰对应晶体结构3晶格常数可通过衍射图计算

电子衍射透射电子显微镜高分辨率成像扫描电子显微镜表面形貌分析

材料性能测试1强度性能测试拉伸试验、硬度试验2电性能测试电阻率、电导率测试3磁性能测试磁化强度、磁导率测试

强度性能测试拉伸试验测定材料的抗拉强度硬度试验测定材料的抗压能力

电性能测试电阻率材料阻碍电流流动的能力电导率材料导电的能力

磁性能测试磁化强度材料被磁化的程度磁导率材料导磁的能力

课程总结本课程介绍了材料物理学的基本理论和应用，为学生在材料科学领域的研究和开发打下基础。