1、1材料科学基础 II 课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：材料科学基础所属专业：材料物理，材料化学课程性质：专业基础课学分：8（二）课程简介、目标与任务；课程简介：本课程是材料学科本科生的一门专业基础课。它的主要任务是使学生对材料分类、成分、结构、性能、加工生产、科研、应用以及它的过去、现在和未来有一定的了解，并对材料科学与工程有一个较全面而又概括的了解。同时，使学生掌握完整全面的材料科学相关的基础知识。本课程的覆盖面较宽，要介绍工程材料的分类、结构与性能，生产制备，科研和应用、以及与经济和社会相容等内容，材料的发展历史，目前状况和发展趋势。各章节除介绍
2、相关材料的基本知识外，尽可能反映该领域的新成果、新发展及其在新技术中的应用。用必要的例子生动地描述出该领域的基本情况、动态和趋势。从这个意义上说，它不是一门传统的导论课，而是学生掌握材料科学基础知识的基础课。它让学生了解这一领域的基础、现状和前景。课程对材料研究的若干方法也做一些简介。目标与任务：通过本课程教学，使学生对材料科学基础知识以及材料的生产过程有一个较全面、较概括的了解；对当前材料科学研究的前沿有初步了解；培养学生对材料科学的兴趣。初步掌握各类工程材料的基本概念，包括组织、结构、性能、生产过程和工程应用以及他们之间的相互关系等；初步了解材料科学的研究前沿以及我校材料学科的科研工作简况
3、。（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；本课程是材料专业的专业基础课，本课程的学习需要学生具备高等数学、大学物理、大学化学，固体物理等作基础，同时又是材料专业的专业课（如金属材料学、陶瓷材料学、高分子材料、功能材料等）的基础。（四）教材与主要参考书。1、 Materials Science and Engineering An Introduction 6th edition, William D. Callister, JR., John Wiley & Sons, Inc. 20032、 材料科学与工程基础顾宜 主编 化 学工业出版社 200523、 材料科学
4、与工程Donald R. Askeland, Pradeep P. Phule, 清华大学出版社 4、 材料科学与工程导论王高潮 主编 机械工业出版社5、 复合材料科学与工程 倪礼忠 陈麒编著， 科学出版社 20026、 材料结构分析基础 余焜编著 科学出版社 20027、 材料科学与材料工程基础 ， L. H. 范弗莱克著，夏宗宁、邹定国译，机械工程出版社，1984 8、 材料科学与材料工程导论 ， K. M. 罗尔斯、T.H.考特尼、J. 伍尔夫著，范玉殿、夏宗宁、王英华译，科学出版社，1982 9、 The Science and Engineering of Materials （3r
5、d edition） ， D.R.Askeland，PWS Publishing Co，1994 二、课程内容与安排（一）教学方法与学时分配教学方法：课堂讲授，讨论，课下文献调研与综述，72 学时（二）内容及基本要求第十二章 陶瓷的结构与特性（参考时数：8）12.1 引言；12.2 陶瓷的晶体结构；12.3 硅酸盐陶瓷的结构；12.4 碳；12.5 陶瓷中的缺陷； 12.6离子型材料中的扩散；12.7 陶瓷的相图；12.7 陶瓷的韧性断裂；12.8 陶瓷脆性断裂；12.9 应力- 应变行为；12.10 塑性变形的机制；12.11 其他力学性能【重点掌握】：陶瓷的晶体结构，陶瓷分类，陶瓷应力应变
6、行为及塑性变形机制，【掌握】：陶瓷的结构类型,离子性陶瓷的结构计算原则,硅酸盐陶瓷的结构分类,碳的多种形态,陶瓷中的缺陷类型,缺陷密度计算,陶瓷的典型的应力应变行为特征,陶瓷塑性形变的机制【难点】：离子性陶瓷的结构预测与计算,缺陷种类及密度计算第十三章 陶瓷的应用于加工（参考学时数：8）13.1 引言；13.2 玻璃应用与温度特性；13.3 玻璃的成型；13.4 玻璃的热处理；13.5 玻璃陶瓷； 13.6 可塑性矿物原料的特性；13.7 非塑性成分特性；13.8 传统陶瓷生产技术；13.9 耐火材料；13.10 特殊耐火材料；13.11 磨料陶瓷；13.12 压粉；13.13 带式浇铸；13
7、.14 水泥；13.15 先进陶瓷的应用；【重点掌握】：陶瓷的分类，陶瓷的成型方法【掌握】：陶瓷的分类,不同种类的陶瓷加工成型的工艺类型,能够耐火的温度和稳定使用的温度,玻璃的成型工艺类型,玻璃的生产工艺,传统陶瓷应用和种类,工具陶3瓷应用和种类,功能陶瓷应用和种类,耐火陶瓷应用和种类,结构陶瓷应用和种类,特殊陶瓷的应用和种类【难点】：陶瓷的性能与应用,陶瓷的成型工艺和生产工艺第十四章 聚合物的结构（参考学时数：8）14.1 引言；14.2 烃分子；14.3 聚合物分子；14.4 聚合物分子化学；14.5 分子量；14.6 聚合物分子形状；14.7 聚合物分子结构；14.8 分子构型； 14.
8、9 共聚物；14.10 聚合物晶性；14.11 聚合物结晶机理； 【重点掌握】：聚合物的分类，聚合物的结构层次，聚合物的分子量与聚合度【掌握】：均聚物，共聚物，结构单元，接枝聚和物，线形聚合物，交联聚合物，网状聚合物，立体同分异构，顺式立构，反式立构，无规立构，相间共聚物，嵌段共聚物，无规共聚物，晶体结构，球晶结构，链折叠模型，数均分子量，质均分子量，聚合度 【难点】：聚合物的结构层次，聚合物的分子量和聚合度第十五章 聚合物的特性、应用与加工（参考学时数：12）15.1 应力-应变行为；15.2 宏观形变 ；15.3 粘弹性形变；15.4 聚合物的断裂；15.5 其他特性；15.6 部分晶化聚
9、合物的形变；15.7 影响晶化聚合物力学特性的因子；15.8 高弹体形变；15.9 晶化；15.10 熔化；15.11 玻璃转变；15.12 熔化温度和玻璃转变温度；15.13 影响熔化和玻璃转变温度的因子；15.14 塑料；15.15 高弹体；15.16 纤维；15.17 其他应用；15.18 先进聚合物材料；15.19 聚合；15.20 聚合物填加剂；15.21 塑料的成型技术；15.22 高弹体的生产；15.23 纤维和薄膜的生产【重点掌握】：聚合物的应力应变行为，聚合物的弹性和塑性变形机理，聚合物的晶化、熔化和玻璃转变现象以及影响熔化和玻璃转变温度的因子【掌握】：聚合物的应力应变行为，
10、宏观变形，粘弹性行为，聚合物的断裂，其他力学特性，部分晶化聚合物的形变，音响部分晶化聚合物的力学特性的因子，高弹体的形变，晶化，熔化，玻璃转变，熔化和玻璃转变温度，影响熔化和玻璃转变的因子，塑料，高弹体，纤维，其他应用，先进聚合物材料，聚合，添加剂，塑料成型技术，高弹体的生产，纤维和薄膜的生产【难点】：聚合物的弹性和塑性变形机理，聚合物材料的生产与加工第十六章 复合材料（参考学时数：10）16.1 引言；16.2 大-颗粒复合材料；16.3 分散-强化复合材料；16.4 纤维长度的影响；16.5 纤维浓度和取向的影响；16.6 纤维相；16.7 基体相；16.8 聚合物基复合材料；16.9 金
11、属基复合材料；416.10 陶瓷基复合材料；16.11 碳-碳复合材料；16.12 杂化复合材料；16.13 纤维增强复合材料生产；16.14 层状复合材料；16.15 三明治板料【重点掌握】：复合材料的分类，复合材料的各向异性，增强想对复合材料性能的影响，基体相的性能特点，复合材料的力学特性【掌握】：大颗粒复合材料，分散强化复合材料，纤维长度的影响，纤维浓度和取向的影响，纤维相，基体相，聚合物基体复合材料，金属基体复合材料，碳-碳复合材料，其它复合材料，纤维增强复合材料生产，片状复合材料，三明治结构复合材料【难点】：影响复合材料的性能的因素，纤维增强复合材料的轴向和横向拉伸强度、弹性模量的计
12、算第十七章材料的腐蚀与退化（参考学时数：4）17.1 引言；17.2 溶胀和溶解；17.3 键合裂解；17.4 风化；17.5 电化学腐蚀；17.6 腐蚀速率；17.7腐蚀速率的预测；17.8 钝化；17.9 环境效应；17.10 腐蚀的类型； 17.11 氧化；17.12 腐蚀环境；17.13 腐蚀防护【重点掌握】：引言，金属的腐蚀，陶瓷材料的腐蚀，聚合物材料的退化，腐蚀案例研究【掌握】：电化学腐蚀，腐蚀速率，腐蚀速率预测，钝化，环境效应，腐蚀形式，腐蚀环境，腐蚀防护，氧化，聚合物的溶胀和溶解，键合裂解，聚合物的风化，人造全髋关节替换【难点】：电化学腐蚀的速率计算以及腐蚀防护，腐蚀形式和腐蚀
13、环境第十八章电学性能（参考学时数：6）18.1 引言；18.2 欧姆定律；18.3 电导率；18.4 导电机制；18.5 固体的能带结构；18.6 用能带和原子键合模型解释导电；18.7 电子迁移率；18.8 金属的电阻率；18.9 商业合金的电子特性；18.10 本征半导体导电性；18.11 非本征半导体的导电性；18.12 电导率和载流子浓度与 温度的关系；18.13霍尔效应；18.14 半导体器件；18.15 离子材料的电导；18.16 聚合物的电特性；18.17 电容；18.18 场矢量和极化；18.19 极化类型；18.20 介电常数对频率的依赖关系；18.21 介电强度；18.22
14、 介电材料；18.23 铁电性；18.24 压电性【重点掌握】：导体的导电机理及规律，半导体的导电机理及规律，介电行为规律【掌握】：欧姆定律，电导率，电子导电和离子导电，固体中的能带结构，导电的能带和原子成健模型解释，电子迁移率，金属的电阻率，商用合金的电学特性，内禀半导体，外禀半导体，电导率和载流子浓度随温度的变化，霍尔效应，半导体器件，离子材料中的导电，聚合物的电学特性，电容，场矢量和极化，极化的类型，介电常5数的频率依赖性，介电强度，绝缘材料，铁电材料，压电材料【难点】：不同材料的导电机理以及所遵从的规律第十九章 热学特性（参考学时数：2）19.1 引言；19.2 热容；19.3 热膨胀
15、；19.4 热导率；19.5 热应力【重点掌握】：定压热容，定容热容，热膨胀系数，热应力【掌握】：热容的物理含义，定压热容，定容热容，热导率，热胀冷缩的机理，热应力的来源。【难点】：热胀冷缩的物理机理，热应力的预测第二十章 磁学性能（参考学时数：6）20.1 引言；20.2 基本概念；20.3 抗磁性和顺磁性；20.4 铁磁性；20.5 反铁磁性和亚铁磁性；20.6温度对磁性的影响；20.7 磁畴和磁滞；20.8 软磁材料；20.9 硬磁材料；20.10 磁存储；20.11 超导性 【重点掌握】：磁性的起源，原子玻尔磁子的计算，材料饱和磁化强度的理论计算【掌握】：磁性的基本概念，磁性的起源，抗
16、磁性和顺磁性，铁磁性，反铁磁性和亚铁磁性，温度对磁学行为的影响，磁畴和磁致，软磁材料，硬磁材料，磁存储，超导电性，去磁能，磁能积，第 I 类超导体，第 II 类超导体【难点】：饱和磁化强度的理论计算第二十一章光学特性（参考学时数：6）21.1 引言；21.2 电磁辐射；21.3 光与固体相互作用；21.4 光子和电子的相互作用；21.5 折射；21.6反射；21.7 吸收；21.8 透射；21.9 颜色；21.10 绝缘体的不透明度和半透明度；21.11 发光；21.12光电导率；21.13 激光；21.14 光纤通讯 【重点掌握】：光学性能与能带结构的关系【掌握】：电磁辐射的经典解释，电磁辐
17、射的量子解释，电磁辐射与物质的相互作用，折射率，折射的机理，吸收和透射以及颜色和能带的关系，发光的机理，发光颜色的调制，激光器的工作原理，光纤的结构【难点】：颜色，透明，吸收的物理机理6第二十二章 材料科学与工程中相关的经济、环境和社会议题（参考学时数：2）22.1 引言；22.2 强度；22.3 其他考虑和最终决定；22.4 汽车阀门弹簧；22.5 髋关节解剖学； 22.6 材料要求；22.7 使用的材料；22.8 热防护系统设计要求引言，经济方面的考虑，环境和社会方面的考虑【重点掌握】：材料选择、成本控制、环境保护、社会发展【掌握】：材料的选择与设计，生产工艺和技术，成本控制，环境与社会问题，材料科学与工程中材料的循环再利用【难点】：成本控制，质量选择制定人：高美珍审定人：批准人：日 期：2016.11.7
