材料课件材料科学与工程大纲Word文件下载.docx
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材料的相变、固体的一般性质和材料的检测与分析。
材料制备的一般知识和一些代表性材料的性质和应用。
教材共分13章。
前四章介绍材料的一般概念和基本知识，包括引论、固体的一般性质、材料的相变和材料的检测与分析。
5~8章介绍材料制备的一般知识。
9~13章为常见材料简介。
教学要求分为三个层次，即了解、熟悉和掌握。
了解为最低要求，掌握为最高要求。
凡需要了解的内容一般都为基本常识，要求学生知道即可。
最高要求则必须概念清楚、能熟练运用概念解释有关现象，定量处理相关问题。
具体教学内容及基本要求如下。
第一篇材料的一般概念和基本知识
第一章：
引论（2学时）
本章主要介绍材料科学的诞生与发展、材料科学与工程的研究对象与方法、材料与人类社会的发展。
1.1材料科学的诞生与发展
1.2材料科学与工程的研究对象与方法
1.3材料与人类社会的发展
1.4材料与现代高新技术
基本要求:
了解材料科学的诞生与发展、材料与人类社会的发展的关系；
熟悉材料科学与工程的研究对象与方法。
本章重点：
材料科学与工程的研究对象与方法、材料与现代高新技术
第二章：
固体的一般性质（10学时）
本章主要包含晶体的描写（晶面、晶棱、顶点、解理面）；
晶体的宏观特性、晶面角守恒定律；
空间点阵、原胞、平移周期；
固体物理学原胞、结晶学原胞、点阵常数；
七个晶系、十四种类型；
密堆积和配位数；
结合力、化学键；
正电性元素、负电性元素；
四类化学健及其与材料性能的关系；
结合力的普遍特征、结合能；
晶体弹性的微观解释、晶体的范性形变和位错。
2.1晶体的宏观特性晶面角守恒定律
2.2空间点阵、原胞、平移周期
2.3固体物理学原胞、结晶学原胞、点阵常数
2.4晶系与类型
2.5密堆积和配位数
2.6结合力化学键
2.7晶体弹性的微观解释
2.8晶体中粒子的运动
2.9晶体的范性形变和位错
了解晶面、晶棱、顶点、解理面的概念；
熟悉密堆积和配位数；
晶体弹性的微观解释、晶体的范性形变和位错、结合能。
掌握空间点阵、原胞、平移周期；
结合力的普遍特征。
晶体的宏观特性、原胞、平移周期、七个晶系、十四种类型
本章难点：
七个晶系、十四种类型、密堆积和配位数
第三章：
材料的相变（6学时）
本章主要包含理想气体的等温压缩曲线、范德瓦耳斯气体及等温线、过冷气体和过热液体、等面积法则、杠杆定律、临界点的概念及其临界点的确定、三相图；
相变的概念及其单元系一级相变的宏观特征；
同素异晶转变；
二元及三元系相图的一般知识。
3.1气液相变理想气体等温压缩曲线
3.2范德瓦耳斯等温线过冷现象和过热现象
3.3等面积法则杠杆定律临界点的确定
3.4固液相变固气相变三相图
3.5单元系一级相变的宏观特征
3.6同素异晶转变
3.7二元及三元系相图
基本要求：
了解过冷现象、过冷气体和过热现象、过热液体的概念，如何防止，如何应用；
二元及三元系相图的一般知识；
临界点的概念及其临界点的确定。
熟悉理想气体的等温压缩曲线；
范德瓦耳斯气体及等温线；
等面积法则；
同素异晶转变。
掌握杠杆定律；
三相图。
单元系一级相变的宏观特征、过冷气体和过热液体的概念、临界点的概念、杠杆定律
范德瓦耳斯气体等温线
第四章：
材料的检测与分析（2学时）
本章主要包含结构分析和成分分析
4.1结构分析（X射线衍射、电子衍射、中子衍射和扩展x射线吸收谱精细结构EXAFS）
4.2成分分析（电子探针、电子能谱、离子束分析）
了解X射线衍射、电子衍射、中子衍射和扩展x射线吸收谱精细结构（EXAFS）、电子探针、电子能谱（俄歇电子能谱、光电子能谱（PES））离子束分析（二次离子质谱（SIMS）、背散射和沟道技术）的优缺点和适用范围。
各种分析方法的优缺点和适用范围。
第二篇材料制备的一般知识
第五章：
单晶制备与材料的搀杂（1学时）
本章主要包含熔体生长、溶液生长、气相生长、热扩散、离子注入、MOCVD和MBE
5.1熔体生长与单晶炉
5.2溶液生长与液相外延炉
5.3气相生长与气相外延炉
5.4搀杂
本章内容全部为了解内容。
各种制备方法的优缺点和适用范围。
第六章：
无机非金属（陶瓷）材料的制备（1学时）
本章主要包含粉料的制备、混合、成型、干燥、烧结，非晶体材料的制备。
6.1粉料的制备与混合
6.2成型与干燥
6.3烧结
6.4非晶体材料的制备（急冷法、蒸发、溅射、电解、化学沉积等）
第七章：
薄膜材料的制备（1学时）
本章主要包含物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）.
7.1物理气相沉积
7.2化学气相沉积
7.3溶胶涂挂
了解真空蒸镀的主要方法：
包括电阻加热法、电子束轰击法、激光束加热、反应蒸镀和分子束外延（MBE）、溅射和离子镀
熟悉各种方法的优缺点和适用条件。
第八章：
纳米材料的制备（1学时）
本章主要包含气相冷凝法、非晶晶化法、高能球磨法和溶胶-凝胶法
8.1气相冷凝法
8.2非晶晶化法
8.3高能球磨法
8.4溶胶-凝胶法
了解制备的各种方法
第三篇常见材料简介
第九章：
金属材料（2学时）
本章主要包含铁一碳合金的组元、相图；
钢的分类；
形状记忆合金。
9.1铁—碳合金（组元、相图；
钢的分类）
9.2形状记忆合金
了解顺磁体、铁磁体和居里点的基本概念、768℃时为一相变点；
熟悉α—Fe和γ—Fe均为同素异构体以及它们的区别；
碳在铁一碳合金中的作用；
奥氏体、铁索体、渗碳体；
钢的分类
掌握铁一碳合金的相图和五种相、形状记忆效应
相图的应用。
马氏体相变
第十章：
无机非金属材料（陶瓷材料）（2学时）
本章主要包含无机非金属材料的结构与组织以及主要性能和应用领域。
10.1分类
10.2结构与组织
10.3性能和应用
了解晶体相的主要存在形式及其特征、氧化物的主要存在形式及其特征、非氧化合物的主要存在形式及其特征；
玻璃相的形成及作用；
气相的形成及作用。
熟悉陶瓷的机械性能；
塑性、韧性或脆性的概念；
物理化学性能；
无机非金属材料的性能和应用领域。
搀杂与晶界对材料性能的影响。
第十一章：
高分子材料（2学时）
本章主要包含高分子材料的一般知识，它们包括单体的概念、合成的方法；
主要性能；
高分子材料的常见类型。
11.1高分子材料的基本概念
11.2高分子材料的合成
11.3高分子材料的性能与分类
了解单体的概念、合成的方法；
高分子材料的性能
第十二章：
复合材料（2学时）
本章主要包含复合材料的一般概念和优越性能；
复合材料的分类及常见复合材料；
复合材料的增强机制、纤维复合材料的复合原则；
复合材料的性能特点。
12.1复合材料的基本概念
12.2一般复合方法
12.3复合材料性能与分类
本章内容全部为了解
复合材料性能
第十三章：
功能材料（4学时）
本章主要包含半导体材料、超导材料、磁性材料、纳米材料、敏感材料等的基本概念、主要性质和用途。
13.1半导体材料
13.2超导材料
13.3磁性材料
13.4纳米材料
13.5敏感材料
13.6新能源和节能材料
13.7生物植入材料
了解本征半导体与搀杂半导体；
光电效应、光生伏特效应、发光效应；
超导现象与完全抗磁性；
超导微电子器件的优越性；
软磁和硬磁材料的概念；
磁性材料；
纳米材料的物理性质（包括小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应）；
碳纳米管；
新能源和节能材料；
生物植入材料的基本概念和主要应用领域
各种材料的主要性质和优越性。
三、教学安排及方式
授课方式：
课堂讲授与讨论，采用多媒体教学手段
课程内容
讲课学时
实验学时
作业量
引论
2
1
固体的一般性质
10
15
材料的相变
6
材料的检测与分析
3
单晶制备与材料的搀杂
无机非金属（陶瓷）材料的制备
薄膜材料的制备
纳米材料的制备
金属材料
无机非金属材料（陶瓷材料）
高分子材料
复合材料
功能材料
4
7
36
46
作业批改量：
全收半改。
四、考核方式
课堂提问、讨论、作业与期末笔试相结合
五、参考教材
本课程由于没有先期课程，讲授内容涉及广泛，目前没有一本能全部含盖所有内容的参考书，对相应章节可查阅有关参考教材。
如百科全书中材料科学与工程卷以及《热学》、《材料物理基础》、《材料工程基础》等教科书。
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