1、材料科學基礎(chǔ)教學大綱課程編碼：課程英文譯名：Fundamentals of Materials Science課程類別：專業(yè)課 開課對象：材料化學開課學期：第5學期學 分：4學分 總學時：64學時 講 課：64學時一、說 明【目的任務(wù)】本課程是材料科學的核心內(nèi)容之一，是材料化學專業(yè)的專業(yè)課程之一。其目的使學生充分掌握材料科學的基礎(chǔ)理論，深入理解材料的組成-結(jié)構(gòu)-性能之間的關(guān)系。本課程的任務(wù)是通過各種教學環(huán)節(jié)，使學生初步掌握幾何結(jié)晶學、結(jié)晶化學的基本概念和基礎(chǔ)理論；對物質(zhì)的聚集狀態(tài)有清楚的認識，掌握晶體結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)缺陷、玻璃體、表面與界面的基本理論；熟悉相平衡圖及其應(yīng)用，能進行材料配料區(qū)的選擇

2、；掌握高溫過程動力學的基本理論；具備一定的分析和解決實際問題的能力。使學生獲得材料化學的基礎(chǔ)知識，畢業(yè)后可適應(yīng)材料研究與開發(fā)工作?！窘虒W安排】本課程為考試課，在第5學期完成，總學時數(shù)為64學時。二、學時分配章節(jié)內(nèi)容學時緒論 2一 晶體結(jié)構(gòu) 10二 晶體結(jié)構(gòu)缺陷 7三熔體和玻璃體 5四 顯微結(jié)構(gòu)2五 熱力學應(yīng)用 3六表面與界面 4七相平衡 12八擴散 5九固相反應(yīng) 4十相變 4十一燒結(jié) 3 機動3合計64三、課程內(nèi)容與教學要求緒論（2學時）闡述材料的分類、基本概況及材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系。第一章晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（10學時）【教學要求】了解晶體的基本概念與性質(zhì)，結(jié)晶化學的基本原理，微觀對稱與空間群。熟悉晶

3、體的點陣結(jié)構(gòu)，球體緊密堆積原理，晶體的對稱性，金紅石結(jié)構(gòu)，剛玉結(jié)構(gòu)等典型的晶體結(jié)構(gòu)類型。NaCl結(jié)構(gòu)、螢石結(jié)構(gòu)、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)，硅酸鹽結(jié)構(gòu)與分類，層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)?！窘虒W內(nèi)容】一、結(jié)晶化學基本理論二、微觀堆成和空間群（選講）二、典型無機化合物晶體結(jié)構(gòu)三、硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)四、材料的結(jié)構(gòu)演變（選講）第二章晶體結(jié)構(gòu)缺陷（7學時）【教學要求】了解熱缺陷濃度的計算，固溶體的研究方法，非化學計量化合物的概念與分類，間隙型固溶體的形成規(guī)律，位錯的基本概念。熟悉點缺陷的概念與類型，熱缺陷的分類，固溶體的概念與分類，能熟練書寫缺陷化學反應(yīng)方程式和相應(yīng)的固溶式，組分缺陷的形成原因，刃位錯與螺位錯，位錯的運動。

4、【教學內(nèi)容】一、晶體的點缺陷二、晶體的線缺陷三、晶體的面缺陷四、固溶體第三章熔體和玻璃體（5學時）【教學要求】了解玻璃態(tài)物質(zhì)的形成方法，硼酸鹽玻璃。熟悉玻璃的通性，玻璃的結(jié)構(gòu)，粘度的概念，玻璃形成的熱力學觀點和動力學手段，形成玻璃的結(jié)晶化學條件，硅酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)特征和玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算?！窘虒W內(nèi)容】一、熔體和玻璃體的結(jié)構(gòu)二、熔體的性質(zhì)三、熔體的形成四、玻璃性質(zhì)第四章 顯微結(jié)構(gòu)（2學時）【教學要求】 了解納米結(jié)構(gòu)的基本概念，納米微粒、納米管、納米絲等納米結(jié)構(gòu)單元。納米組裝體系。能利用不同類型的顯微結(jié)構(gòu)特征，對材料的形成原因進行分析與推斷。【教學內(nèi)容】一、納米結(jié)構(gòu)二、顯微結(jié)構(gòu)第五章熱力學應(yīng)用（3學

5、時）【教學要求】了解熱力學在凝聚態(tài)體系中應(yīng)用的特點。熟悉能用熱力學原理分析硅酸鹽系統(tǒng)在等溫等壓條件下，過程發(fā)生的方向或判斷過程產(chǎn)物的穩(wěn)定性。熟悉根據(jù)熱力學的基本原理，對材料系統(tǒng)進行熱力學分析。會根據(jù)氧化物標準生成自由能與溫度的關(guān)系，判斷氧化物的熱力學穩(wěn)定性?！窘虒W內(nèi)容】一、熱力學在凝聚態(tài)體系中應(yīng)用的特點二、熱力學應(yīng)用計算方法三、熱力學應(yīng)用實例四、自由能-溫度曲線及其應(yīng)用第四章表面與界面（4學時）【教學要求】了解固體的表面能、表面力場、晶體的表面結(jié)構(gòu)，界面行為。熟悉固體表面的表面改性，潤濕與粘附的概念與特點，表面粗糙度對潤濕的影響，晶界結(jié)構(gòu)與分類，晶界行為。【教學內(nèi)容】一、表面能二、固體表面結(jié)構(gòu)

6、三、表面性質(zhì)四、晶界第五章相平衡（12學時）【教學要求】了解相圖的基本知識，水型物質(zhì)單元系統(tǒng)相圖，熟悉同質(zhì)多晶轉(zhuǎn)變單元相圖，二元系統(tǒng)相圖的特點，二元相圖的分析，三元系統(tǒng)相圖的特點、杠桿規(guī)則、連線規(guī)則、切線規(guī)則、重心規(guī)則、三角形規(guī)則等，三元相圖的分析?！窘虒W內(nèi)容】一、相律二、單元系統(tǒng)三、二元系統(tǒng)四、三元系統(tǒng)第六章擴散（5學時）【教學要求】了解擴散的基本特點，影響固體材料中擴散的因素。熟悉擴散動力學方程，擴散過程的推動力，微觀機構(gòu)與擴散系數(shù)，擴散系數(shù)的一般熱力學關(guān)系，擴散動力學范圍的動力學方程。【教學內(nèi)容】一、菲克定律二、擴散系數(shù)三、擴散的影響因素第七章固相反應(yīng)（4學時）【教學要求】了解固相反應(yīng)的

7、動力學方程，影響固相反應(yīng)的因素，固相反應(yīng)機理。熟悉固相反應(yīng)及其動力學特征。【教學內(nèi)容】一、固相反應(yīng)機理二、固相反應(yīng)動力學三、影響固相反應(yīng)的因素第八章相變（4學時）【教學要求】了解相變過程的不平衡態(tài)與亞穩(wěn)區(qū)，液相的不混溶現(xiàn)象。熟悉相變的分類方法和特點，馬氏體相變的特征，相變過程的推動力，晶核形成條件，影響析晶能力的因素，液-固相變過程動力學，分相的結(jié)晶化學觀點。【教學內(nèi)容】一、相變的形式二、熔體的析晶三、Spinodal 分解四、馬氏體相變第九章燒結(jié)（3學時）【教學要求】了解燒結(jié)機理，影響燒結(jié)的因素。熟悉燒結(jié)的概念與模型，燒結(jié)的定義，燒結(jié)過程的推動力，固態(tài)燒結(jié)中的蒸發(fā)-凝聚傳質(zhì)和擴散傳質(zhì)，液相燒結(jié)中的流動傳質(zhì)和溶解-沉淀傳質(zhì)，液相燒結(jié)的特點，各種傳質(zhì)過程特點與相應(yīng)的公式，粘性流動燒結(jié)?！窘虒W內(nèi)容一、燒結(jié)機理二、固相燒結(jié)三、液相燒結(jié)四、粘性流動燒結(jié)五、燒結(jié)的影響因素四、主要參考書1、張志杰. 材料物理化學. 北京：化學工業(yè)出版社，2006.2、張聯(lián)盟、黃學輝、宋曉嵐. 材料科學基礎(chǔ). 武漢：武漢理工大學出版社，2004.3、張鈞林、嚴彪、王德平，袁華. 材料科學基礎(chǔ). 北京：化學工業(yè)出版社，2006.4、胡賡祥. 材料科學基礎(chǔ)，上海：上海交通大學出版社，2006.5、石