材料科学导论教学大纲

时间：2021-03-29 12:06:24 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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材料科学导论教学大纲 本文简介：“材料科学导论”课程教学大纲英文名称：IntroductiontoMaterialsScienceandEngineering课程编号：2578180课程类型：学科基础必修课学时：32学分：2.0面向对象：材料类本科一年级学生先修课程：大学物理、高等数学、工程力学一、课程性质和目的（任务）《材料科学

材料科学导论教学大纲 本文内容：

“材料科学导论”课程教学大纲

英文名称：

Introduction

to

Materials

Science

and

Engineering

课程编号：

2578180

课程类型：学科基础必修课

学时：

32

学分：

2.0

面向对象：材料类本科一年级学生

先修课程：大学物理、高等数学、工程力学

一、课程性质和目的（任务）

《材料科学导论》是面向材料学院一年级本科生开设的专业基础必修课。其目的是使学生了解材料科学在经济社会发展中的作用以及材料科学与工程学科的形成与发展趋势。以材料“四要素”及其相互关系为中心，使学生建立从材料设计、组织控制、制备加工到性能评价与工程应用的概念体系，在掌握材料共性规律与特点的基础上，使学生理解材料科学与工程内涵，学会分析材料问题的方法。以案例的形式，介绍典型金属、无机非金属结构与功能材料的研究规律，强化学生对“四要素”的理解。

二、课程教学内容及要求

本课程的主要内容：

第一章

绪论

1.1

材料的定义与分类

[2]

1.2

材料在人类社会发展进程中的地位和作用

[1]

1.2.1

材料是人类文明进步的里程碑

1.2.2

材料是经济和社会发展的基础和先导

1.2.2

.1

新材料是工业革命和产业发展的先导

1.2.2

.2

新材料是社会现代化的先导

1)

21

世纪重点发展的高技术领域的进展和趋势

2)

新材料技术是高技术发展的基础

1.2.2

.3

新材料技术是一切工业发展的关键共性基础

1.3

材料科学与工程的形成和发展

[3]

1.3.1

美国材料科学与工程的形成与发展

1.3.2

我国材料学科的改革与发展

第二章

材料“四要素”是材料研究与应用的共性基础

2.1

什么是材料的“四要素”？

[1]

2.1.1

材料的性质

2.1.1

.1

材料的主要力学性质：强度、硬度、刚度、塑性、韧性。

2.1.1

.2

材料的主要物理性质：电学、磁学、光学、热学性质。

2.1.1

.3

材料性质与其他要素之间的关系

2.1.2

材料的成分结构

2.1.2

.1

材料成分结构的分类

2.1.2

.2

材料结构的特点

1

）多尺度效应－从微观、介观到宏观

2

）有序与无序

3

）稳定性

4

）材料中的缺陷

5

）材料的表面和界面

2.1.2

.3

材料成分结构的表征方法

2.1.2

.4

材料成分结构数据库

2.1.2

.5

材料成分结构与其它要素的关系

2.1.3

材料的制备与加工

2.1.3

.1

什么是材料制备与加工？

2.1.3

.2

材料制备与加工的主要内容

2.1.3

.3

材料制备加工与其它要素的关系

2.1.3

.4

材料制备加工的主要发展方向

2.1.4

材料的性能与应用

2.1.4

.1

什么是材料性能？

2.1.4

.2

材料使用性能与材料性质的内在联系与区别

2.1.4

.3

材料使用性能的设计与实际应用

2.1.4

.4

材料使用性能与其他要素之间的关系

2.1.4

.5

材料与环境的关系

2.2

材料研究手段和方法

[3]

2.1.1

试验手段

2.1.2

材料设计

2.3

材料“四要素”在实际应用中的典型案例分析

[2]

2.3.1

钢铁材料

2.3.2

铝合金材料

第三章

结构材料

3.

1

钢铁材料

[2]

3.

2

有色金属材料

[2]

3.

3

陶瓷材料

[2]

3.

4

玻璃材料

[2]

3.5

水泥材料

[2]

3.6

高分子材料

[2]

3.7

复合材料

[2]

第四章

功能材料

4.1

超导材料

[2]

4.2

纳米材料

[2]

4.3

能源材料

[2]

4.4

热电材料

[2]

4.5

功能陶瓷材料

[2]

4.6

功能高分子材料

[2]

4.7

生物材料

[2]

第五章

国内外材料领域发展新动向及战略部署

5.1

经济和社会发展对材料科技的重大需求

[3]

5.2

世界前沿科技领域的发展动向

[2]

5.3

世界新材料技术发展态势

[1]

5.3.1

纳米科技研发形成国际浪潮

5.3.2

新型结构材料应用广泛，发展前景乐观

5.3.3

新型功能材料及其应用技术面临新的突破

5.3.4

计算材料学的快速发展

5.2

主要国家材料领域的战略部署

[2]

5.2.1

发达国家的发展重点和战略部署

5.2.2

我国材料领域的发展重点和战略部署

注：

[1]

：掌握；

[2]

：理解；

[3]

：了解；△：自学或粗讲。

三、课程教学要求

教学环节主要包括课堂讲授和考试。课堂讲授教学方法以多媒体授课为主要形式，采用理论联系实际的教学方法，结合具体的案例来进行教学。为了使学生能更好地掌握材料“四要素”的知识，有必要在教学过程中采用课堂提问、讨论、指定或推荐教学参考书等主要方法进行教学。

本课程作业布置的主要目的是使学生理解材料科学与工程内涵，学会分析材料问题的方法，结合具体的案例强化对材料“四要素”的理解。作业数量：第二章，

1

题；第三、四章，

1

题。

本课程的考试形式为闭卷笔试。

四、实践环节

本课程未安排实践环节。

五、本课程与其它课程的联系与分工

本课程是在大学物理、高等数学、工程力学等先修课的基础上开设的，先修课所讲授的数学、力学等知识是本课程讲授材料“四要素”的基础知识。

本课程的教学内容着重于材料科学在经济社会发展中的作用以及材料科学与工程学科的形成与发展趋势和材料“四要素”及其相互关系，使学生理解材料科学与工程内涵，学会分析材料问题的方法，为后续的材料科学基础、材料工程基础、材料现代分析方法等课程打下坚实的基础，

使学生的知识结构与前后知识的学习产生更合理的互补性。

六、使用教材及参考书：

使用教材：

《材料科学概论》，许并社主编，北京工业大学出版社，

2002.5

参考书：

1.

《材料科学导论》，冯端、师昌绪等主编，化学工业出版社，

2002.5

2.

《材料科学基础》，张钧林等，化学工业出版社，

2006

3.

《工程材料科学与设计》，

James

P.

Schaffer

等著，机械工业出版社，

2002

4.

《

90

年代的材料科学与材料工程》，美国国家研究委员会著，航空工业出版社，

1992.5

5.

两院咨询报告《中国材料发展现状及迈入新世纪对策》，李恒德、师昌绪主编，山东科学技术出版社，

2002.8

七、学时分配

规定出本课程的各种教学环节（习题课、课程设计、实验、上机、课程作业等）恰当学时。

章节

学

时

分

配

合计

讲课

习题课

实验课

上机课

讨论课

其他

1

4

4

2

12

12

3

8

8

4

4

4

5

2

2

讲课30学时

复习2学时

篇2：材料科学与工程学院本科生培养方案

材料科学与工程学院本科生培养方案 本文关键词：材料科学，工程学院，本科生，培养，方案

材料科学与工程学院本科生培养方案 本文简介：材料科学与工程专业>>>材料科学与工程专业本科培养方案一、专业简介中南大学材料科学与工程学科始建于1952年，是国家一级重点学科，同时拥有材料学、材料物理与化学、材料加工工程三个二级国家重点学科和材料科学与工程国家创新人才培养实验区、国家特色专业、国家实验教学示范中心、国家级教学团队，具有博士、硕士

材料科学与工程学院本科生培养方案 本文内容：

材料科学与工程专业

>>>

材料科学与工程专业本科培养方案

一、专业简介

中南大学材料科学与工程学科始建于1952年，是国家一级重点学科，同时拥有材料学、材料物理与化学、材料加工工程三个二级国家重点学科和材料科学与工程国家创新人才培养实验区、国家特色专业、国家实验教学示范中心、国家级教学团队，具有博士、硕士学位授予权与博士后流动站，拥有以中国科学院院士、工程院院士、973首席科学家、长江学者为代表的强大的师资队伍。依托教育部有色金属材料科学与工程重点实验室和湖南省有色、稀有金属材料科学与工程重点实验室，建成了具有国际先进水平的材料表征和材料制备加工两大实训平台。材料科学与工程学科已成为国内一流、国际上有重要影响的材料科学与工程领域的创新、创业人才培养和科学研究的基地。

二、培养目标

贯彻“厚基础，宽专业，强实践，重创新”的培养方针，以社会需求为导向，结合材料科学与工程学院的学科优势与特色，着力培养具有良好的思想品质与职业道德，掌握坚实的基础理论、系统的专业知识及良好的人文科学素养，了解本学科前沿发展动态，拥有实践能力、自我获取知识的能力、创新素质、创业精神、并具备较强的组织管理能力、团队协作精神和国际视野的材料科学与工程领域的高素质人才。

本专业毕业的学生，既可从事材料科学与工程基础理论研究，新材料、新工艺和新技术开发和生产技术管理等材料科学与工程领域的科技工作，也可承担相关专业领域的教学、科技管理和经营工作。

三、培养要求

本专业培养的学生应具备的知识、能力和素质要求为：

1.

具有扎实的自然科学基础，良好的人文社会科学基础和管理科学基础。

2.

系统地掌握本专业领域技术基础理论、专业知识和技能，熟悉本专业学科前沿和发展趋势，了解相近专业基本知识。

3.

获得较好的工程实践训练，具有本专业必需的制图、设计、计算、测试、调研、查阅文献、实验和基本工艺操作等基本技能，具有综合分析和解决工程实际问题的能力。

4.

具有本专业必需的机械、电工、信息及网络技术、计算机应用技术的基本知识和技能。

5.

具有较强的英语综合运用能力，能熟练阅读本专业的英文技术文献，并具有一定的英语交流能力。

6.

具有较强的自我获取知识的能力，具备不断拓展自身知识面和终身获取新知识的能力。

7.

具有较强的开拓创新能力，能够创造性地提出新的观念，有效地进行新材料、新工艺、新技术的探索，并初步具备把高新技术转化为生产力的能力。

8.

具有良好的沟通能力、组织管理能力和较强的团队合作精神，能够开展管理协调、技术洽谈和国际交往等工作。

9.

具备较高的综合素质，包括思想道德素质和身心素质，能成为“有理想、有道德、有文化、守纪律”的社会主义事业接班人。

四、主干课程和特色课程

主干课程：材料科学基础、金属塑性加工原理、材料结构分析、金属材料及热处理、材料化学基础、金属物理、金属塑性加工技术。

特色课程：相图与合金设计、计算材料学、表面科学与技术、材料物理性能、材料成形过程装备与控制、功能材料、无机非金属材料、金属腐蚀与防护、锻造冲压工艺与模具制造、熔炼与铸造技术、高分子材料、纳米材料、材料连接、金属压力加工车间设计。

特色实践环节：大学生走进科研实践，创新实验室科学研究，企业与社会实践。

五、学制与学位

标准学制：4年，学习年限3-6年

授予学位：工学学士

六、毕业合格标准

大类学生应达到学校对本科毕业生提出的德、智、体、美等方面的要求，完成培养方案规定的各教学环节的学习，修满规定193学分(其中必修146学分)，毕业设计(论文)答辩合格，方可准予毕业。

七、各类课程学分学时分配表

课程模块类别

必修课

选修课

合计

占总学分

比例(%)

学分

学时(周)

学分

学时(周)

学分

学时(周)

通识教育

理论教学

39

644

10

32

49

676

25.4

实践环节

4.5

7周

4.5

7周

2.3

学科教育

理论教学

49.5

792

49.5

792

25.6

实践环节

8.5

112学时

+5周

8.5

112学时

+5周

4.4

专业教育

理论

教学

专业核心类

18.5

296

9

144

27.5

440

14.2

专业类

20

320

20

320

10.4

实践环节

26

26周

26

26周

13.5

个性培养

课外研学

8

8

4.1

总计

146

1844学时

+38周

47

496

193

2340学时

+38周

100

其中：实践环节

39

112学时

+38周

8

47

112学时

+38周

24.4

八、课程设置

课程编号

课程名称

课程

性质

学

分

学时

(周)

其中

开课

学期

备注

实验

上机

习题

课外

390001T1

体育(一)

必修

1

32

1

Physical

Education(Ⅰ)

410001T1

军训

必修

1.5

3周

1

含入学教育

Military

Training

410002T1

军事理论课

必修

1

36

4

1

Military

Theory

Course

060001T1

新生课

必修

1

16

1

Introductory

Course

for

Freshmen

130701X1

高等数学A(一)

必修

5

80

1

Advanced

Mathematics

A(I)

210101T1

思想道德修养与法律基础

必修

3

48

1

Moral

Education

and

Foundation

of

Law

210501T1

形势与政策

必修

1

16

1-4

第4学期计学分

Situation

and

Policy

180502T1

英语读写译(一)

必修

2

32

1

English

Reading，Writing

and

Translating(I)

180501T1

英语视听说(一)

必修

2

32

1

English

Viewing，Listening

and

Speaking(I)

091201T1

大学计算机基础

必修

2.5

40

16

1

The

Fundamental

of

Computers

091215T1

大学计算机基础实践

必修

1

1周

1

Computer

Practice

080202X1

工程图学(一)

必修

3

48

4

1

Engineering

Graphics(Ⅰ)

150201X1

工科大学化学——无机结构基础

必修

3.5

56

1

Academic

Chemistry—Structural

Chemistry

of

Molecular

and

Crytal

150213X1

工科大学化学实验——基本操作与基础数据测定方法

必修

0.5

16

16

1

Experimental

Academic

Chemistry—Basic

Chemical

Experiment

Methods

第一学期必修28学分，最低选修0学分，合计28学分

390001T2

体育(二)

必修

1

32

2

Physical

Education(Ⅱ)

140302X1

大学物理B(一)

必修

4

64

2

University

Physics

B(I)

130701X2

高等数学A(二)

必修

5

80

2

Advanced

Mathematics

A(II)

130703X1

线性代数A

必修

2

32

2

Linear

Algebra

A

210102T1

大学生心理健康教育

必修

2

32

16

2

Mental

Health

Education

180502T2

英语读写译(二)

必修

2

32

2

English

Reading，Writing

and

Translating(II)

180501T2

英语视听说(二)

必修

2

32

2

English

Viewing，Listening

and

Speaking(II)

091202T1

计算机程序设计基础(C++)

必修

3

48

16

2

The

Fundamental

of

Computer

Programming

(C++)

091216T1

计算机程序设计实践(C++)

必修

2

2周

2

Practice

of

Computer

Programming

(C++)

080202X2

工程图学(二)

必修

2

32

6

2

Engineering

Drawing(Ⅱ)

150207X1

工科大学化学——有机物及有机反应

必修

2

32

2

Academic

Chemistry—Fundamental

of

Organic

Chemistry

150215X1

工科大学化学实验——有机物合成A

必修

0.5

16

16

2

Experimental

Academic

Chemistry—Synthesis

of

Organic

Compound

A

第二学期必修27.5学分，最低选修0学分，合计27.5学分

390001T3

体育(三)

必修

1

32

3

Physical

Education(Ⅲ)

140302X2

大学物理B(二)

必修

3.5

56

3

University

Physics

B(II)

140402X1

物理实验B

必修

1.5

48

48

3

Physics

Experiment

B

130704X1

概率论与数理统计A

必修

3.5

56

3

Probability

and

Statistics

A

180502T3

英语读写译(三)

选修

2

32

3

English

Reading，Writing

and

Translating(III)

180501T3

英语视听说(三)

必修

2

32

3

English

Viewing，Listening

and

Speaking(III)

120706X1

工程力学

必修

4

64

6

3

Engineering

Mechanics

080402X1

制造工程训练B

必修

2

2周

3

Manufacture

Engineering

Training

B

091110X1

电工学A

必修

4

64

12

3

Electrical

Engineering

A

第三学期必修21.5学分，最低选修0学分，合计21.5学分

390001T4

体育(四)

必修

1

32

4

Physical

Education(Ⅳ)

210401T1

毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论

必修

5

80

16

4

Introduction

to

Mao

Zedong

Thought

and

the

Theoretical

System

of

Socialism

with

Chinese

Characteristics

150205X1

物理化学B

必修

4

64

4

Physical

ChemistryB

150218X1

工科大学化学实验——物理化学实验B

必修

1

32

32

4

Physical

Chemistry

Experiment

B

091115X1

电工电子实践

B

必修

1

1周

4

Practice

in

Electrics

and

Electronics

B

060002Z1

认识实习

必修

2

2周

4

专业

核心课

Understanding

Practices

060214Z1

科学计算与MATLAB语言

选修

3

48

4

Scientific

Computation

and

Application

of

MATLAB

060215Z1

MATLAB程序设计实践

选修

1

1周

4

Practice

of

Computer

Programming

(MATLAB)

060101Z1

材料科学基础

必修

3.5

56

4

4

I、II

专业

核心课

Fundamentals

of

Materials

Science

060201Z1

金属塑性加工原理(塑性加工力学)

必修

3.5

56

4

4

I、II

专业

核心课

Principles

of

Plastic

Deformation

in

Metal

Processing

(Plastic

Deformation

Mechanics)

060301Z1

晶体学基础(前8周开课)

必修

1.5

24

4

III

专业

核心课

Fundamentals

of

Crystallography

060302Z1

材料热力学(第9周开课)

必修

2

32

8

4

Thermodynamics

of

Materials

060303Z1

量子力学与统计物理导论

必修

3.5

56

4

Quantum

Mechanics

and

Statistical

Physics

060301Z1

晶体学基础(前8周开课)

必修

1.5

24

4

IV

专业

核心课

Fundamentals

of

Crystallography

060302Z1

材料热力学(第9周开课)

必修

2

32

8

4

Thermodynamics

of

Materials

060401Z1

材料化学基础

必修

3.5

56

4

Fundamentals

of

Materials

Chemistry

第四学期必修21学分，最低选修0学分，合计21学分

390002T1

体育课外测试(一)

必修

0.5

5

Physical-Fitness

Test(Ⅰ)

210301T1

马克思主义基本原理

必修

3

48

5

Basic

Theory

of

Marxism

180201T1

第二外语(日语)

选修

4

64

5

Second

Foreign

Language

(Japanese)

080301X1

机械设计基础A

必修

4

64

8

5

Fundamentals

of

Mechanical

Design

A

080351X1

机械设计课程设计

必修

2

2周

5

Course

Project

for

Mechanical

Design

060304Z1

材料结构分析

必修

2.5

40

6

5

专业

核心课

Microstructure

Analysis

of

Materials

060101Z2

材料科学基础

必修

2.5

40

5

I

Fundamentals

of

Materials

Science

060201Z2

金属塑性加工原理

必修

4

64

4

5

Principles

of

Plastic

Deformation

in

Metal

Processing

060102Z1

熔炼与铸造技术

选修

1.5

24

4

5

Melting

and

Casting

Technology

060103Z1

材料力学性能测试

选修

1.5

24

6

5

Testing

Technology

for

Mechanical

Properties

of

Materials

060104Z1

电子信息材料

选修

2.5

40

5

Electronic

Information

Materials

060101Z2

材料科学基础

必修

2.5

40

5

II

Fundamentals

of

Materials

Science

060201Z2

金属塑性加工原理

必修

4

64

4

5

Principles

of

Plastic

Deformation

in

Metal

Processing

060102Z1

熔炼与铸造技术

选修

1.5

24

4

5

Melting

and

Casting

Technology

060103Z1

材料力学性能测试

选修

1.5

24

6

5

Testing

Technology

for

Mechanical

Properties

of

Materials

060305Z1

金属物理

必修

4.5

72

5

III

Metal

Physics

060306Z1

固体物理

必修

2

32

5

Solid

State

Physics

060102Z1

熔炼与铸造技术

选修

1.5

24

4

5

Melting

and

Casting

Technology

060103Z1

材料力学性能测试

选修

1.5

24

6

5

Testing

Technology

for

Mechanical

Properties

of

Materials

060305Z1

金属物理

必修

4.5

72

5

IV

Metal

Physics

060401Z2

材料化学基础

必修

2

32

5

Fundamentals

of

Materials

Chemistry

060402Z1

电化学原理

选修

3

48

5

Principles

of

Electrochemistry

第五学期必修18.5学分，最低选修3学分，合计21.5学分

390002T2

体育课外测试(二)

必修

0.5

6

Physical-Fitness

Test(Ⅱ)

060003Z1

生产实习

必修

4

4周

6

专业

核心课

Manufacture

Practice

060304Z2

材料结构分析

必修

2.5

40

6

6

专业

核心课

Microstructure

Analysis

of

Materials

060105Z1

金属材料及热处理I

选修

5

80

6

6

优先

I

Metal

Materials

and

Heat

Treatment

I

060202Z1

金属塑性加工技术

选修

4

64

10

6

优先

Metal

Plastic

Processing

Technology

060403Z1

金属腐蚀与防护

选修

2

32

4

6

Corrosion

and

Protection

of

Metals

060307Z1

材料物理性能

选修

2.5

40

6

6

Physical

Properties

of

Materials

060308Z1

材料物理性能测试

选修

1.5

24

6

6

Testing

Technology

for

Physical

Properties

of

Materials

060309Z1

计算材料学

选修

2

32

6

Computational

Materials

Science

060404Z1

无机非金属材料

选修

2

32

6

Inorganic

Nonmetallic

Materials

060203Z1

金属材料压力加工

选修

6

96

10

6

优先

II

Metal

Plastic

Processing

Technology

060204Z1

锻造冲压工艺与模具制造

选修

3

48

6

优先

Forge

Technology

and

Die

Manufacture

060106Z1

金属材料及热处理II

选修

2.5

40

6

6

Metal

Materials

and

Heat

Treatment

II

060205Z1

材料成形过程装备与控制

选修

2

32

6

Material

Forming

Processing

Equipment

and

Controlling

060206Z1

金属压力加工车间设计

选修

1.5

24

6

Workshop

Design

for

Metal

Plastic

Processing

060310Z1

材料科学与工程进展

选修

1

16

6

Advances

in

Materials

Science

and

Engineering

060308Z1

材料物理性能测试

选修

1.5

24

6

6

Testing

Technology

for

Physical

Properties

of

Materials

060307Z1

材料物理性能

选修

2.5

40

6

6

优先

III

Physical

Properties

of

Materials

060106Z1

金属材料及热处理II

选修

2.5

40

6

6

优先

Metal

Materials

and

Heat

Treatment

Ⅱ

060202Z1

金属塑性加工技术

选修

4

64

10

6

优先

Metal

Plastic

Processing

Technology

060311Z1

材料制备技术

选修

2

32

6

Preparation

Technology

of

Materials

060310Z1

材料科学与工程进展

选修

1

16

6

Advances

in

Materials

Science

and

Engineering

060309Z1

计算材料学

选修

2

32

6

III

Computational

Materials

Science

060404Z1

无机非金属材料

选修

2

32

6

Inorganic

Nonmetallic

Materials

060403Z1

金属腐蚀与防护

选修

2

32

4

6

Corrosion

and

Protection

of

Metals

060405Z1

结构化学

选修

4

64

6

优先

IV

Structural

Chemistry

060406Z1

无机材料物理性能

选修

2.5

40

6

优先

Physical

Properties

of

Inorganic

Materials

060407Z1

高分子物理

选修

2.5

40

6

优先

Polymer

Physics

060310Z1

材料科学与工程进展

选修

1

16

6

Advances

in

Materials

Science

and

Engineering

060408Z1

高分子材料加工工艺

选修

2.5

40

6

Polymer

Processing

060404Z1

无机非金属材料

选修

2

32

6

Inorganic

Nonmetallic

Materials

060409Z1

材料制备化学与实验

选修

2

32

24

6

Materials

Preparation

and

Experiments

060308Z1

材料物理性能测试

选修

1.5

24

6

6

Testing

Technology

for

Physical

Properties

of

Materials

060202Z1

金属塑性加工技术

选修

4

64

10

6

IV

Metal

Plastic

Processing

Technology

060106Z1

金属材料及热处理II

选修

2.5

40

6

6

Metal

Materials

and

Heat

Treatment

Ⅱ

060403Z1

金属腐蚀与防护

选修

2

32

4

6

Corrosion

and

Protection

of

Metals

第六学期必修7学分，最低选修17.5学分，合计24.5学分

390002T3

体育课外测试(三)

必修

0.5

7

Physical-Fitness

Test(Ⅲ)

210201T1

中国近现代史纲要

必修

2

32

7

Modern

Chinese

History

060004Z1

材料科学与工程应用实践

必修

2

2周

7

专业

核心课

Applications

of

Materials

Science

and

Engineering

060005Z1

综合实验

必修

2

2周

7

分散

进行

Comprehensive

Experiments

060107Z1

表面科学与技术

选修

2

32

7

Science

and

Technology

of

Surface

060108Z1

相图与合金设计

选修

1.5

24

7

Phase

Diagrams

and

Alloys

Design

060109Z1

材料连接

选修

2

32

7

Joint

of

Materials

060110Z1

功能复合材料

选修

1.5

24

7

Functional

Composites

060111Z1

非平衡材料

选修

1.5

24

7

Non-stable

Materials

060112Z1

环境与材料

选修

1

16

7

Environment

and

Materials

060113Z1

合金与相变

选修

1.5

24

7

Alloys

and

Phase

Transformation

060204Z1

锻造冲压工艺与模具设计

选修

3

48

7

Forge

Technology

and

Die

Design

060207Z1

金属基复合材料制备技术及应用

选修

1.5

24

7

Metal

Matrix

Composite

Preparation

Technology

and

Application

060208Z1

金属压力加工测试技术

选修

2

32

10

7

Testing

and

Measurement

Technology

for

Metal

Plastic

Processing

060209Z1

摩擦与润滑

选修

1.5

24

7

Friction

and

Lubrication

in

Metal

Plastic

Processing

060210Z1

钢铁材料加工概论

选修

1.5

24

7

Introduction

to

Iron

and

Steel

Processing

060212Z1

粉末冶金概论

选修

1.5

24

7

Introduction

to

Powder

Metallurgy

060213Z1

航空航天材料加工技术

选修

1.5

24

7

Aeronautical

and

Astronautical

Materials

Processing

Technology

060312Z1

新能源材料与器件

选修

2

32

7

New

Energy

Materials

and

Devices

060313Z1

功能材料

选修

2

32

7

Functional

Materials

060314Z1

材料失效分析

选修

2

32

4

7

Materials

Failure

Analysis

060315Z1

电工电子材料

选修

2

32

7

Electrical

and

Electronic

Materials

060410Z1

复合材料

选修

2

32

7

Composite

Materials

060411Z1

纳米材料

选修

2

32

7

Introduction

to

Nanomaterials

060412Z1

现代功能陶瓷

选修

2

32

7

Advanced

Functional

Ceramics

060413Z1

高分子材料

选修

2

32

7

Introduction

to

Polymer

060414Z1

高分子材料分析技术

选修

1.5

24

7

Characterization

Techniques

for

Polymers

060415Z1

新型材料制备技术

选修

2

32

7

Fabrication

Techniques

for

Advanced

Materials

060006Z1

文献检索与科技论文写作

选修

1.5

24

7

Literature

Searching

and

Scientific

Writing

060007Z1

专业英语

选修

1.5

24

7

Professional

English

410003T1

创新创业导论

选修

2

32

7

Innovation

and

Entrepreneurship

Introduction

第七学期必修6.5学分，最低选修10.5学分，合计17学分

410004T1

毕业教育

必修

0

1周

8

Graduation

Education

060008Z1

毕业论文(设计)

必修

16

16周

8

Graduation

Project

and

Thesis

第八学期必修16学分，最低选修0学分，合计16学分

注：I：材料学方向；II：材料加工方向；III：材料物理方向；IV：材料化学方向

九、课外研学

项目编号

项目名称

学分

时间

备注

990001G1

社会实践

990002G1

竞技竞赛

990003G1

技能考试

990004G1

科研训练

990005G1

创业实践

990006G1

论文成果

990007G1

素质修养

十、其他要求

1．全校性选修课程至少修读8学分，分散在全学程中完成。

2．课外研学至少取得8学分，其中社会实践不少于2学分，具体见《中南大学本科课外研学管理办法》。

3．修读时必须按照课程之间的先修、后修顺序进行。

篇3：材料科学基础相图习题

材料科学基础相图习题 本文关键词：相图，材料科学，习题，基础

材料科学基础相图习题 本文简介：1．下图为一匀晶相图，试根据相图确定：(1)wB＝0.40的合金开始凝固出来的固相成分为多少？(2)若开始凝固出来的固体成分为wB＝0.60，合金的成分为多少？(3)成分为wB＝0.70的合金最后凝固时的液体成分为多少？(4)若合金成分为wB＝0.50，凝固到某温度时液相成分wB＝0.40，固相成分

材料科学基础相图习题 本文内容：

1．下图为一匀晶相图，试根据相图确定：

(1)

wB＝0.40的合金开始凝固出来的固相成分为多少？

(2)若开始凝固出来的固体成分为wB＝0.60，合金的成分为多少？

(3)成分为wB＝0.70的合金最后凝固时的液体成分为多少？

(4)若合金成分为wB＝0.50，凝固到某温度时液相成分wB＝0.40，固相成分为wB＝0.80，此时液相和固相的相对量各为多少?

2．Mg—Ni系的一个共晶反应为：

（570℃）

设wNi1＝C1为亚共晶合金，wNi2＝C2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C1合金中的α总量为C2台金中α总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分。

3．

根据A-B二元相图

(1)

写出图中的液相线、固相线、α和β相的溶解度曲线、所有的两相区及三相恒温转变线；

(2)

平衡凝固时，计算A-25B(weight%)合金（y’y线）凝固后粗晶β相在铸锭中的相对含量；

(3)

画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图。

4．根据如图所示的二元共晶相图

（1）分析合金I，II的结晶过程，并画出冷却曲线；

（2）说明室温下合金I，II的相和组织是什么，并计算出相和组织组成物的相对含量？

（3）如果希望得到共晶组织加上5％的b初的合金，求该合金的成分。

（4）合金I，II在快冷不平衡状态下结晶，组织有何不同？

5．指出下列相图中的错误：

(a)

(b)

(c)

(d)

6.

试述二组元固溶体相的吉布斯（Gibbs）自由能-成分曲线的特点?

1．下图为一匀晶相图，试根据相图确定：

(1)

wB＝0.40的合金开始凝固出来的固相成分为多少？

(2)若开始凝固出来的固体成分为wB＝0.60，合金的成分约为多少？

(3)成分为wB＝0.70的合金最后凝固时的液体成分约为多少？

(4)若合金成分为wB＝0.50，凝固到某温度时液相成分wB＝0.40，固相成分为wB＝0.80，此时液相和固相的相对量各为多少?

第1题答案

2．Mg—Ni系的一个共晶反应为：

（570℃）

设wNi1＝C1为亚共晶合金，wNi2＝C2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C1合金中的α总量为C2台金中α总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分。

第2题答案

3．根据A-B二元相图

(1)

写出图中的液相线、固相线、α和β相的溶解度曲线、所有的两相区及三相恒温转变线；

(2)

平衡凝固时，计算A-25B(weight%)合金（y’y线）凝固后粗晶β相在铸锭中的相对含量；

(3)

画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图。

第3题答案

4．根据如图所示的二元共晶相图

（1）分析合金I，II的结晶过程，并画出冷却曲线；

（2）说明室温下合金I，II的相和组织是什么，并计算出相和组织组成物的相对含量？

（3）如果希望得到共晶组织加上5％的b初的合金，求该合金的成分。

（4）合金I，II在快冷不平衡状态下结晶，组织有何不同？

第4题答案：

第4题：

5．指出下列相图中的错误：

(a)

(b)

(c)

(d)

第5题答案：

(a):

α、γ相区间应有两相区。即相图中违反了“邻区原则”。

(b):

二元系中不可能有四相平衡，即违反了“相律”。

(c):

纯组元A在1个温度范围内结晶，这是违反相律的。

(d):

二元系中三相平衡时，3个相都必须有确定的成分。图中液相上的成分是范围，这是错误的。

6.

试述二组元固溶体相的吉布斯（Gibbs）自由能-成分曲线的特点?

第6题答案：

7．组元A和B的熔点分别为700℃和500℃，在液态完全互溶，在固态部分互溶形成α和β固溶体，其最大溶解度分别为为5％B和25％A（重量），在零度时溶解度则为2％B和5％A（重量）。两金属形成熔点为750℃的A2B化合物，A和B的原子量分别为30和50。在450℃和320℃分别发生液体成分为22％B和60％B（重量）的共晶转变。（1）试根据相律绘成平衡相图并标注各相区符号及特征点的温度和成分。（2）如果希望得到A2B化合物与β共晶组织加上5％的b初的合金，求该合金的成分。05硕士

答案：（1）相图，x为A原子重量百分比。

设合金的成分为x，由题意：Wβ初=(x-0.6)/(0.75-0.6)=5%

x=5%*15%+60%=0.75%+60%=60.75%

8．综述金属结晶过程形核的热力学条件、能量条件和结构条件。

答：必须同时满足以下四个条件，结晶才能进行。

（1）热力学条件为DG99.9%，无杂质和玻璃相；

（2）添加0.1～0.5%MgO，在晶粒表面生成镁铝尖晶石，降低晶界移动速度，抑制晶粒生长；

（3）在氢气或真空中烧结，促进气孔扩散；

（4）采用热压烧结，提高制品致密度。

8、试述烧结的推动力和晶粒生长的推动力，并比较两者之大小。

答：烧结推动力是粉状物料的表面能（γsv）大于多晶烧结体的晶界能（γgb），即

γsv>γgb。生长的推动力是晶界两侧物质的自由焓差，使界面向晶界曲率半径小的晶粒中心推进。烧结的推动力较大，约为4~20J/g。晶粒生长的推动力较小，约为0.4~2J/g，因而烧结推动力比晶粒生长推动力约大十倍。

9、99％A12O3瓷的烧结实验测得在1350℃烧结时间为10min时，收缩率ΔL／L

为4%；烧结时间为45min，收缩率为7.3%。试求这种氧化铝瓷烧结的主要传质方式是哪一种？

答：Al2O3瓷烧结的主要传质方式是扩散传质。

10、烧结推动力是什么?

它可凭哪些方式推动物质的迁移，各适用于何种烧结机

理?

解:

烧结的推动力从广义上讲是化学位移梯度，具体的是系统的表面能；主要以

流动传质，扩散传质，气象传质，溶解

-

沉淀方式推动物质迁移。其中：固相烧结中传质机理：（1）

流动传质

（2）

扩散传质

（2）

气相传质。液相烧结中的传质机理

（1）

流动传质

（2）

溶解-沉淀

11、烧结过程是怎样产生的，各阶段的特征是什么?

解：烧结过程是经过成型的固体粉状颗粒在加热到低于熔点温度的温度下，产生

颗粒粘结；通过

物质传递，使成型题逐渐变成具有一定几何形状和性能的整体的过程。

烧结初期：颗粒仅发生重排和键和，颗粒和空隙形状变化很小，颈部相对变

化

x/r<0.3

，线收缩率小于0.06

。

烧结中期：（1）烧结中期，颈部进一步扩大，颗粒变形较大，气孔由不规则

的形状逐渐变成由三个颗粒包围的，近似圆柱形的气孔，且

气孔是联通的。

（2）晶界开始移动，颗粒正常长大。与气孔接触的颗粒表面为空

位源，质点扩散以体积扩散和晶界扩散为主而扩散到气孔表

面，空位返乡扩散而消失。

（3）坯体气孔率降为5%左右，收缩达90%。

烧结末期：（1）进入烧结末期，气孔封闭，相互孤立，理想情况为四个颗粒包

围，近似球状。

（2）晶粒明显长大，只有扩散机理是重要的，质点通过晶界扩散和

体积扩散，进入晶界间近似球状的气孔中。

（3）收缩率达90~100%，

密度达理论值的95%

以上。

12、下列过程中哪一个能使烧结体强度增大，而不产生坯体宏观上的收缩?

试说

明之。

（a）蒸发冷凝；

（b）

体积扩散；

（c）

粘性流动；

（d）

表面扩散；

（e）

溶解沉淀

解：a，d能使烧结体强度增大，而不会产生坯体宏观上的收缩。因为这两种物质

传递仅涉及坯体表面形状的变化，而并没有涉及到坯体内部气孔体积的变化。这样，坯体表面颗粒间接触面积增大，粘附力增加，从而使烧结体强度增大，但不产生坯体宏观上的收缩。

13、有人试图用延长烧结时间来提高产品致密度，你以为此法是否可行，为什么？

解：延长烧结时间一般都为不同程度地促使烧结完成，但对粘性流动机理的烧结

较为明显，而对体积扩散和表面扩散机理影响较小。对体积扩散和表面扩散，低温下以表面扩散为主，高温下以体积扩散为主，而表面扩散并不改变为坯体的致密度，因此，可适当延长高温烧结时间。另外，在烧结后期，不合理的延长烧结时间，有时会加剧二次再结晶作用，反而得不到充分致密的制品。

14、材料的许多性能如强度、光学性能等要求其晶粒尺寸微小且分布均匀，工艺

上应如何控制烧结过程以达到此目的?

解:（1）

晶粒的大小取决于起始晶粒的大小，烧结温度和烧结时间；

（2）

防止二次再结晶引起的晶粒异常长大。

15、试分析二次再结晶过程对材料性能有何种效应?

解：二次再结晶发生后，由于个别晶粒异常长大，气孔进入晶粒内部，成为孤立

闭气孔，不易排除，使烧结速率降低甚至停止，坯体不再致密；加之大晶粒的晶界上有应力存在，使其内部易出现隐裂纹，继续烧结时坯体易膨胀而开裂，使烧结体的机械、电学性能下降。

16、特种烧结和常规烧结有什么区别?

试举例说明。

解：常规烧结过程主要是基于颗粒间的接触与键合，以及在表面张力推动下物质

的传递过程。其总体的推动力由系统表面能提供。这就决定了其致密化是有一定限度的。常规条件下坯体密度很难达到理论密度值。对于特种烧结，它是为了适应特种材料对性能的要求而产生的。这些烧结

过程除了常规烧结中由系统表面能提供的驱动力之外，还由特殊工艺条件增加了系统烧结的驱动力，因此提高了坯体的烧结速率，大大增加了坯体的致密化程度。例如热压烧结，它是加压成型与加压烧结同时进行的一种烧结工艺。由于同时加温加压，有利于粉末颗粒的接触、扩散和流动等传质过程，降低了烧结温度和烧结时间，抑制了晶粒的长大。其容易获得接近理论密度、气孔率接近零的烧结体。

17、（a）

烧结MgO时加入少量FeO，在氢气氛和氧分压低时都不能促进烧结，

只有在氧分压高的气氛下才促进烧结；

（b）

烧结Al2O3时，氢气易促进致密化而氮气妨碍致密化。试分析其原因。

解：（a）

对FeO，易形成负离子过剩型非化学计量化合物，其缺陷反应式为：

112FeFe?O2(g)?2FeFe??OO?VFe

或O2(g)?OO?VFe

?2h?，另外，22

在MgO的烧结中是正离子起扩散起控制作用的烧结过程，因而氧气氛

和氧分压较高是有利的。

（b）

烧结氧化铝Al2O3时，由于氢原子半径很小，扩散系数较大，易于扩散

而有利于闭气孔的清除；而原子半径大的氮则由于其扩散系数较小难

于扩散而阻碍烧结。

18、某磁性氧化物材料被认为是遵循正常晶粒长大方程。当颗粒尺寸增大超出1μm

的平均尺寸时，则磁性和强度等性质就变坏，未烧结前的原始颗粒大小为0.1μm

。烧结30分钟使晶粒尺寸长大为原来的3倍。因大坯件翘曲，生产车间主任打算增加烧结时间。你想推荐的最长时间是多少?

解：由D0=0.1μm

和t=30min，D=3D0=0.3μm可得：D2-D02=kt，K=0.08/30μm2/min，

D=1μm，12-（0.1）2=kt=0.08/30t，∴t=371.25min。

固相烧结的主要传质方式有蒸发-凝聚传质和扩散传质，液相烧结的主要传质方式有溶解-沉淀传质和流动传质。固相烧结与液相烧结的共同点是烧结的推动力都是表面能；烧结过程都是由颗粒重排、物质传递与气孔充填、晶粒生长等阶段组成。不同点是：由于流动传质比扩散传质速度快，因而致密化速率高；固相烧结主要与原料粒度和活性、烧结温度、气氛成型压力等因素有关，液相烧结与液相数量、液相性质、液-固润湿情况、固相在液相中的溶解度等有关。

一次渗碳体是从液态结晶时产生的，一般是较大的条块状，其大小和多少随合金的成份和冷却速度而定，在过共晶铁碳合金中常见到。这是一种金属间化合物，非金属的性质很明显，性能是硬而脆的，也就是常讲的Fe3C。生产中可通过长时间的高温扩散退火来进行消除。

二次渗碳体在降温时因含碳量变化从奥氏体中而沿晶界析出的，多在过共析钢中出现，一般都是呈网状，由于对性能的影响不利，常可通过正火来打断二次渗碳体网，以改善性能。

此外尚有三次渗碳体，这是在降温时因含碳量变化从铁素体中而沿晶界析出的，在各种钢中都可能出现，只是因为铁素体的碳溶解度变化不大，不易被发现，一般也是呈网状或断续网状。在多数钢中对性能的影响不大，但在低碳钢中有时会因三次渗碳体的出现使塑性下降很多，影响冲压、冷镦等到加工，这时可在加热到AC1以上然后的快速冷却来消除，也可用等温球化退火来处理使之球化。