《材料科学基础A》教学大纲课程编号：B04010310课程名称：材料科学基础A英文名称：Foundatalsof Materials ScienceA课程性质：专业基础课学时/学分：64/4考核方式：闭卷考试选用教材：《无机材料科学基础》，曾燕伟编，武汉理工大学出版社，2011年先修课程：《结晶化学》、《材料化学》、《物理化学》、《材料表面与界面化学》后继课程：《材料性能学》、《材料研究与测试方法》、《材料化学专业实验》适用专业及层次：材料化学专业，大学三年级大纲执笔人：朱海涛大纲审核人：隋凝一、教学目标材料科学基础是材料化学专业的一门重要的技术基础理论课程。它主要阐明材料的组成、结构、性能之间的相互关系及其生产过程中变化的基本规律。本课程主要包括：熔体和玻璃的结构、相平衡图、扩散、固相反应、相变、烧结、位错等内容。通过本课程的学习，使学生弄清材料物理化学的基本概念、基本原理、基本规律，并使学生具备下列能力：1.能够准确理解基本概念、基本原理、基本规律2.能够运用相图的基本知识和基本原理分析具体材料体系的相图：运用扩散、固相反应、相变、烧结等过程的基本规律及其对材料结构性能的影响规律分析材料合成/制备、加工、应用中出现的问题，并提出合理的改进方案：初步具有材料研究测试的能力。3.能够把握非晶材料的结构及其与性能关系：材料成分、组织结构及工艺过程与性能间的相互关系。4.具备发现问题、分析问题、解决问题的专业素质：培养具有一定研究和工作能力的材料学人才。1
1 《材料科学基础 A》教学大纲 课程编号：B04010310 课程名称： 材料科学基础 A 英文名称： Foundatals of Materials Science A 课程性质： 专业基础课 学时/学分：64 /4 考核方式： 闭卷考试 选用教材： 《无机材料科学基础》，曾燕伟编，武汉理工大学出版社， 2011 年 先修课程： 《结晶化学》、《材料化学》、《物理化学》、《材料表面与界 面化学》 后继课程：《材料性能学》、《材料研究与测试方法》、《材料化学专业实 验》 适用专业及层次：材料化学专业， 大学三年级 大纲执笔人： 朱海涛 大纲审核人： 隋凝 一、教学目标 材料科学基础是材料化学专业的一门重要的技术基础理论课程。它主要阐明 材料的组成、结构、性能之间的相互关系及其生产过程中变化的基本规律。本课 程主要包括：熔体和玻璃的结构、相平衡图、扩散、固相反应、相变、烧结、位 错等内容。通过本课程的学习，使学生弄清材料物理化学的基本概念、基本原理、 基本规律，并使学生具备下列能力： 1. 能够准确理解基本概念、基本原理、基本规律. 2. 能够运用相图的基本知识和基本原理分析具体材料体系的相图；运用扩散、固 相反应、相变、烧结等过程的基本规律及其对材料结构性能的影响规律分析材 料合成/制备、加工、应用中出现的问题，并提出合理的改进方案；初步具有材 料研究测试的能力。 3. 能够把握非晶材料的结构及其与性能关系；材料成分、组织结构及工艺过程与 性能间的相互关系。 4. 具备发现问题、分析问题、解决问题的专业素质；培养具有一定研究和工作能 力的材料学人才
二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标掌握材料合成掌握材料合成与制备的基1.掌握非晶材料的结构及其与性能关系：与制备、材料本方法与原理。掌握材料的线结构缺陷：掌握材料体系相结构及结构表图的基本知识和基本原理：熟悉扩散、固征的基本理相反应、相变、烧结等过程的基本规律及论、基础知识其对材料结构性能的影响规律。和基本技能。掌握材料结构及结构表征2.掌握材料成分、组织结构及工艺过程与的基础知识和基本理论。性能间的相互关系：能够运用所学的材料科学基础的基本知识、基本理论分析材料合成/制备、加工、应用中出现的问题，并提出合理的改进方案。初步具有运用材料合成与3.具备发现问题、分析问题、解决问题的制备、材料结构及结构表征专业素质：培养具有一定研究和工作能力的基本方法、基本理论等分的材料学人才。析具体问题的能力。三、教学基本内容第一章熔体和玻璃体（支撑课程目标1、2）了解玻璃形成的聚合物理论：了解玻璃形成的热力学及动力学条件。掌握玻璃的性质及结构理论，能够应用结构理论解释玻璃性质的变化；1.1熔体的结构1.2熔体的性质1.3玻璃的通性1.4玻璃的形成1.5玻璃的结构第二章相平衡图（支撑课程目标1、2）了解材料体系相图的特点：掌握一元、二元、三元相图的基本判读规则及杠杆定律，会分析实际的一元、二元、三元相图，并学会根据相图分析实际问题。2.1材料体系相平衡特点2.2一元相图及实例2.2.1一元相图类型2.2.2一元相图实例2
2 二、课程目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 指标点 课程目标 掌握材料合成 与制备、材料 结构及结构表 征的基本理 论、基础知识 和基本技能。 掌握材料合成与制备的基 本方法与原理。 1．掌握非晶材料的结构及其与性能关系； 掌握材料的线结构缺陷；掌握材料体系相 图的基本知识和基本原理；熟悉扩散、固 相反应、相变、烧结等过程的基本规律及 其对材料结构性能的影响规律。 掌握材料结构及结构表征 的基础知识和基本理论。 2．掌握材料成分、组织结构及工艺过程与 性能间的相互关系；能够运用所学的材料 科学基础的基本知识、基本理论分析材料 合成/制备、加工、应用中出现的问题，并 提出合理的改进方案。 初步具有运用材料合成与 制备、材料结构及结构表征 的基本方法、基本理论等分 析具体问题的能力。 3．具备发现问题、分析问题、解决问题的 专业素质；培养具有一定研究和工作能力 的材料学人才。 三、教学基本内容 第一章 熔体和玻璃体（支撑课程目标1、2） 了解玻璃形成的聚合物理论；了解玻璃形成的热力学及动力学条件。 掌握玻璃的性质及结构理论，能够应用结构理论解释玻璃性质的变化； 1．1 熔体的结构 1．2 熔体的性质 1．3 玻璃的通性 1．4 玻璃的形成 1．5 玻璃的结构 第二章 相平衡图（支撑课程目标1、2） 了解材料体系相图的特点；掌握一元、二元、三元相图的基本判读规则及杠 杆定律，会分析实际的一元、二元、三元相图，并学会根据相图分析实际问题。 2．1 材料体系相平衡特点 2．2 一元相图及实例 2．2．1一元相图类型 2．2．2 一元相图实例
2.3二元相图2.3.1三元相图基本类型2.3.2二元相图实例2.3.3相图测定法2.4三元相图2.4.1三元相图概述2.4.2三元相图基本类型2.4.3三元相图举例第三章扩散（支撑课程目标1、2、3）掌握材料体系中扩散的基本定律及影响因素，能对材料的扩散进行微观机理的分析；4.1固体中扩散的特点及动力学方程4.2扩散的推动力：微观机构与扩散系数4.3影响扩散的因素第四章固相反应（支撑课程目标1、2、3）掌握固相反应动力学方程的建立方法：熟悉影响固相反应的因素。4.1固相反应及其动力学特征4.2固相反应动力学方程4.3影响固相反应的因素第五章相变（支撑课程目标1、2、3）了解相变的分类及其在材料中的应用：掌握液固相变的热力学及动力学条件及特征，学会利用热力学因素控制晶体的形态及大小：掌握不稳分相和亚稳分相以及马氏体相变的特点。5.1相变的分类5.2液固相变热力学5.3液固相变动力学5.4液液相变5.5固态相变第六章烧结（支撑课程目标1、2、3）了解烧结的定义及其特征：掌握烧结的推动力及传质机理：掌握在各种传质en
3 2．3 二元相图 2．3．1二元相图基本类型 2．3．2 二元相图实例 2．3．3 相图测定法 2．4 三元相图 2．4．1 三元相图概述 2．4．2 三元相图基本类型 2．4．3 三元相图举例 第三章扩散（支撑课程目标1、2、3） 掌握材料体系中扩散的基本定律及影响因素，能对材料的扩散进行微观机理 的分析； 4．1 固体中扩散的特点及动力学方程 4．2 扩散的推动力：微观机构与扩散系数 4．3 影响扩散的因素 第四章 固相反应（支撑课程目标1、2、3） 掌握固相反应动力学方程的建立方法；熟悉影响固相反应的因素。 4．1 固相反应及其动力学特征 4．2 固相反应动力学方程 4．3 影响固相反应的因素 第五章 相变（支撑课程目标1、2、3） 了解相变的分类及其在材料中的应用；掌握液固相变的热力学及动力学条件 及特征，学会利用热力学因素控制晶体的形态及大小；掌握不稳分相和亚稳分相 以及马氏体相变的特点。 5．1 相变的分类 5．2 液固相变热力学 5．3 液固相变动力学 5．4 液液相变 5．5 固态相变 第六章 烧结（支撑课程目标1、2、3） 了解烧结的定义及其特征；掌握烧结的推动力及传质机理；掌握在各种传质
条件下利用工艺控制烧结的进程：了解晶粒生长与二次结晶的概念，并掌握其控制的因素，熟悉影响烧结的因素。6.1概述6.2固相烧结6.3液相烧结6.4晶粒生长与二次结晶6.5影响烧结的因素6.6特种烧结第七章位错（支撑课程目标1、2）了解位错的基本类型；掌握位错的基本概念、位错的运动、位错的弹性性质、位错的应变能以及位错的来源和位错的增值、实际晶体的滑移系。7.1位错的基本类型及特征7.2位错的弹性性质7.3作用在位错线上的力7.4实际晶体结构中的位错四、教学重点与难点第一章熔体和玻璃体（支撑课程目标1、2）教学重点：玻璃的形成、结构与性质的关系。教学难点：玻璃的形成条件及结构理论。第二章相平衡图（支撑课程目标1、2）教学重点：杠杆规则、相图判读规则及析晶分析教学难点：三元相图第三童扩散教学重点：扩散的规律及微观机制，化学反应以及扩散控制因素。教学难点：外界条件对扩散系数的影响。第四章固相反应（支撑课程目标1、2、3）教学重点：固相反应的动力学特征及速率方程、影响固相反应的因素。教学难点：固相反应速率方程第五章相变（支撑课程目标1、2、3）教学重点：液固相变的动力学条件及特征，不稳分相和亚稳分相以及马氏体4
4 条件下利用工艺控制烧结的进程；了解晶粒生长与二次结晶的概念，并掌握其控 制的因素，熟悉影响烧结的因素。 6．1 概述 6．2 固相烧结 6．3 液相烧结 6．4 晶粒生长与二次结晶 6．5 影响烧结的因素 6．6 特种烧结 第七章位错（支撑课程目标1、2） 了解位错的基本类型；掌握位错的基本概念、位错的运动、位错的弹性性质、 位错的应变能以及位错的来源和位错的增值、实际晶体的滑移系。 7．1 位错的基本类型及特征 7．2 位错的弹性性质 7．3 作用在位错线上的力 7．4 实际晶体结构中的位错 四、教学重点与难点 第一章 熔体和玻璃体（支撑课程目标1、2） 教学重点：玻璃的形成、结构与性质的关系。 教学难点：玻璃的形成条件及结构理论。 第二章 相平衡图（支撑课程目标1、2） 教学重点：杠杆规则、相图判读规则及析晶分析 教学难点：三元相图 第三章 扩散 教学重点：扩散的规律及微观机制，化学反应以及扩散控制因素。 教学难点：外界条件对扩散系数的影响。 第四章 固相反应（支撑课程目标1、2、3） 教学重点：固相反应的动力学特征及速率方程、影响固相反应的因素。 教学难点：固相反应速率方程 第五章 相变（支撑课程目标1、2、3） 教学重点：液固相变的动力学条件及特征，不稳分相和亚稳分相以及马氏体
相变的特点。教学难点：不稳分相和亚稳分相的热力学。第六章烧结（支撑课程目标1、2、3）教学重点：烧结的传质机理及其控制因素、烧结的因素。教学难点：传质机理及晶粒生长。第七章位错（支撑课程目标1、2）教学重点：位错类型、柏氏失量、位错的能量及交互作用、实际晶体的位错教学难点：位错线、柏氏失量、位错滑移方向之间的关系：位错的能量及交互作用：实际晶体的位错。五、教学建议进度（学时数XX）第一章熔体和玻璃体（学时6）课内外时间比例为6：2第二章相平衡图（学时16）课内外时间比例为16：6扩散第三章（学时6）课内外时间比例为6：2第四章固相反应（学时6）课内外时间比例为6：2相变第五章（学时12）课内外时间比例为12：3第六章烧结（学时10）课内外时间比例为10：2第七章位错（学时8）课内外时间比例为8:2六、教学方法1.多媒体2.板书3.习题4.小论文或小测验七、考核方式闭卷考试八、成绩评定方法平时成绩（20%～30%）+考试成绩（80%~70%）九、教学参考书：1.《材料科学基础》，石德珂主编，西安交通大学出版社2.《材料科学基础》，刘智恩主编，西北工业大学出版社3.《材料科学基础》，徐恒均编著，北京工业大学出版社5
5 相变的特点。 教学难点：不稳分相和亚稳分相的热力学。 第六章 烧结（支撑课程目标1、2、3） 教学重点：烧结的传质机理及其控制因素、烧结的因素。 教学难点：传质机理及晶粒生长。 第七章 位错（支撑课程目标1、2） 教学重点：位错类型、柏氏矢量、位错的能量及交互作用、实际晶体的位错 教学难点：位错线、柏氏矢量、位错滑移方向之间的关系；位错的能量及交 互作用；实际晶体的位错。 五、教学建议进度（学时数XX） 第一章 熔体和玻璃体 （学时6） 课内外时间比例为 6：2 第二章 相平衡图 （学时16） 课内外时间比例为 16：6 第三章 扩散 （学时6） 课内外时间比例为 6：2 第四章 固相反应 （学时6） 课内外时间比例为 6：2 第五章 相变 （学时12） 课内外时间比例为 12：3 第六章 烧结 （学时10） 课内外时间比例为 10：2 第七章 位错 （学时8） 课内外时间比例为 8：2 六、教学方法 1. 多媒体 2. 板书 3. 习题 4. 小论文或小测验 七、考核方式 闭卷考试 八、成绩评定方法 平时成绩(20%～30%)+考试成绩(80%～70%) 九、教学参考书： 1.《材料科学基础》，石德珂主编，西安交通大学出版社 2.《材料科学基础》，刘智恩主编，西北工业大学出版社 3.《材料科学基础》，徐恒均编著，北京工业大学出版社