材料科学基础 I
学分:3
材料科学基础》是材料类专业的一门主干课,也是该专业的主要技术基础课。 通过讲课、实验、课堂讨论和课外实践等各个教学环节,将金属学、陶瓷学和高 分子物理的基础理论融合为一体,以研究材料共性规律,即研究材料的成分、组 织结构、制备工艺和性能之间的相互关系,指导材料的设计和应用,并为学习后 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。 1. 绪论: 了解材料的发展史、材料科学的研究对象和内容以及学习本课程的目的意义 和要求。 2. 原子结构和键合: 了解物质是由原子组成,而组成材料的各元素原子结构和原子间的键合是决 定材料性能的重要因素。物质的组成;原子结构;原子间的键合;化学键、物理 键和氢键;高分子链。 3. 固体结构: 固态原子按其原子(或分子)聚集的状态,可划分为晶体与非晶体两大类。 晶体中的原子在空间呈有规则的周期性重复排列;而非晶体中的原子则是无规则 排列的。 材料的性能与材料各元素的原子结构和键合密切相关,也与固态材料中原子或分子在空间的分布排列和运动规律以及原子集合体的形貌特征密切相 关。晶体学基础;金属的晶体结构;合金的相结构;离子晶体结构;共价晶体结 构;聚合物晶态结构;非晶态结构。 4. 晶体缺陷 实际晶体常存在各种偏离理想结构的区域晶体缺陷。根据晶体缺陷分布的几 何特征可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。了解晶体缺陷有利于分析研究结构 敏感性能 的变化规律和相变、扩散、塑性变形、再结晶以及氧化、烧结等现象, 对探索材料晶体中的奥秘和推动材料科学的发展起着重要作用。 点缺陷:空位与间隙原子;点缺陷的运动;点缺陷的平衡浓度;线缺陷—位错概 念的引入;位错的基本结构;位错的运动;位错的弹性性质;实际晶体中的位错; 面缺陷:晶界,孪晶界,相界,外表面。 5. 材料的形变与再结晶: 分析研究材料在外力作用下的塑性变形过程、机理、组织结构与性能的影响 规律以及变形材料在加热过程中产生回复再结晶现象,不仅对正确选择控制材料 的加工工艺、保证产品质量是十分必要的,而且对合理使用材料、研制和发展新 材料也是很重要的。 材料受力情况下的力学行为;弹性变形与粘弹性;单晶体的塑性变形;多晶 体的塑性变形;变形后的组织与性能;合金的塑性变形;变形晶体加热时的变化; 回复;再结晶;再结晶后晶粒的长大;动态回复与动态再结晶;高聚物的塑性变 形;超塑性。6. 固体中原子及分子的运动: 描述固体中原子扩散的表象理论:扩散第一、第二定律和原子理论:扩散中 原子的迁移机制。了解影响扩散速率的因素。理解金属和离子晶体中扩散差异的 原因以及高分子(聚合物)分子运动对力学行为的影响。表象理论;扩散问题的 热力学分析;原子理论;扩散激活能;影响扩散的因素;反应扩散;离子晶体中 的扩散;高分子的分子运动。