材料科学基础-王焕磊.doc

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中国海洋大学本科生课程大纲

课程名称

材料科学基础I

FundamentalsofMaterialsScience

课程代码

072502101263

课程属性

专业知识学科基础

课时/学分

64/4

课程性质

必修

实践学时

责任教师

王焕磊

课外学时

64128(3264×2)

课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修

！！！请各位老师根据红色的填写说明编写课程大纲，大纲编写后将红色说明删掉。

课程介绍

填写说明：1.课程描述主要填写课程性质和课程主要内容；2.设计思路主要填写课程开设依据、课程内容(或项目)选择标准、内容编排；3.该课程与其他课程的关系主要填写与课程先修、并行和后置的相关课程

1.课程描述：

材料科学基础是材料类专业的一门主干课程，是研究材料成分、组织结构、制备工艺与性能之间关系及其变化规律的一门应用基础科学。本课程将系统、全面地介绍材料科学基础理论知识：材料的结合键、材料的晶体结构、晶体结构缺陷、材料的相图、材料的凝固、材料中的扩散，材料的变形、材料的亚稳态等。本课程着眼于材料基本问题、从金属材料的基本理论出发，将高分子材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起，使学生能把握材料的共性，熟悉材料的个性。通过课程学习，要求学生不仅能掌握若干基本理论，而且培养学生分析和解决问题、探索新知识的能力，为学习后继专业课程、从事材料科学研究和工程技术工作打下坚实的理论基础。

2.设计思路：

本课程引导学生充分掌握材料科学的基础理论，以材料的组成、结构、性能和制备的规律及相互联系为主线，能从材料组成-结构-性能-制备工艺相互联系的角度理解、解释材料制备、使用过程中的各种化学、物理现象和性能。课程内容的选取基于学生“掌握了数学、物理、化学等公共基础课程方面的知识”。课程内容包括六个模块：材料的结构与缺陷、材料的扩散、材料的变形、材料的相平衡与相图、材料的凝固、材料的亚稳态；这六个方面相互关联，体现了材料研究的共性规律。

材料的结构和缺陷是决定材料性能的关键因素，课程包括原子结构及键合类型、晶体学的基本概念和基础知识、合金相的结构、离子晶体结构、聚合物的晶体结构、晶体缺陷的基本类型及特征等。课程强调对材料内部结构与缺陷的掌握，探讨从物质内部找到改善和发展新材料的途径。

扩散是固体材料中的一个重要现象。课程将从表象理论和原子理论出发探讨固体材料中扩散的一般规律、扩散的影响因素和扩散机制等内容，强调解决实际扩散问题的思路和求解过程。

材料经变形后，不仅其外形和尺寸发生变化，还会使其内部组织和有关性能发生变化。课程将研究材料变形规律及其微观机制，探讨冷变形材料在回复、再结晶过程中组织、结构和性能的变化规律，同时分析材料变形与再结晶的实际案例。

材料的相图表示了在热力学平衡条件下相与温度、成分之间的对应关系，有助于预测材料的性能，在实际工业生产中有广泛而深刻的应用。课程将分别从单元、二元、三元相图入手，运用相图分析任一合金成分的结晶过程、平衡态组织以及非平衡态组织的转变，建立起成分、组织和性能三者之间的关系。

凝固是材料从液态到固态的转变过程。课程将着眼于凝固基本规律的解释，包括纯晶体、固溶体、共晶合金等的凝固，同时探讨结晶理论在晶粒细化、单晶制备、定向凝固等方面的应用。

实际材料往往在非平衡的亚稳态使用，处于亚稳态材料的某些性能会优于其处于平衡态时的性能。课程将以近年来在亚稳态研究中的一些新成就为引导，探讨材料科学发展的一些新动态。

3.课程与其他课程的关系：

先修课程：普通物理、普通化学、物理化学、材料科学与工程导论；并行课程：材料工程基础；后置课程：材料性能、材料研究方法与测试技术、材料合成与制备工艺学。本课程与材料工程基础、材料性能、材料研究方法与测试技术、材料合成与制备工艺学等课程组成专业知识层面必修课程，建立起较为完整的材料基本知识与应用的知识构架。

二、课程目标

填写说明：课程目标主要是描述学生通过课程学习后将会学什么或做什么，重点描述学生在课程学习结束后知识的迁移、认知的转变以及能力的提升等；课程目标的表述风格要贴近学生，避免单纯的信息陈述，比如“本课程讨论西方文明自1500年至今的历史，考察塑造当代美国文化的历史因素。”，应当如下表述“学生将对西方文明自1500年至今的历史增进认识，并学会基于历史因素来分析、探讨当代美国文化的形成。”

本课程目标是为材料类专业学生提供掌握本专业的基础理论知识的窗口，引导并培养学生分析材料的组成、结构与性能间的相互关系与变化规律，学生能够将这些基础理论知识运用于本专业实际科研与工程体系。到课程结束时，学生应能：

(1)通过学习掌握材料组成的基础知识以及材料结构与性能之间的变化规律，学生能够针