西安建筑科技大学材料科学与工程学院 《材料科学与工程概论》 教学大纲 课程编号: 课程名称:材料科学与工程概论 英文名称: General theory of material science and technology 学时:34学时 学分:2学分 授课对象:材料科学与工程专业、材料物理等本科专业。 课程性质:专业入门必修基础课程。 先修课程:无 课程教学目标 考虑到材料类专业是非传统专业,许多考生和家长对该类专业还不了 解这一现状,为了使学生尽早地对材料科学与工程的概况有一个大概的了 解,有利于培养对材料类学科的兴趣,从而调动学生学习积极性,热爱本 专业;在学生还没有正式接触专业课之前,对材料科学与工程的概况有 个大概的了解,同时又能掌握一定的专业基本知识,为尽早接触专业文献、 学术报告奠定一定的基础。 二、教学内容及基本要求
1 西安建筑科技大学材料科学与工程学院 《材料科学与工程概论》 教 学 大 纲 课程编号： 课程名称：材料科学与工程概论 英文名称：General theory of materialscience and technology 学时：34 学时 学分：2 学分 授课对象：材料科学与工程专业、材料物理等本科专业。 课程性质：专业入门必修基础课程。 先修课程：无 一、课程教学目标： 考虑到材料类专业是非传统专业，许多考生和家长对该类专业还不了 解这一现状，为了使学生尽早地对材料科学与工程的概况有一个大概的了 解，有利于培养对材料类学科的兴趣，从而调动学生学习积极性，热爱本 专业；在学生还没有正式接触专业课之前，对材料科学与工程的概况有一 个大概的了解，同时又能掌握一定的专业基本知识，为尽早接触专业文献、 学术报告奠定一定的基础。 二、教学内容及基本要求
作为材料学科的一门主要课程,既要考虑“概论”的特点,尽可能拓 宽知识面,又要考虑使学生从该门课程中能学到一定的知识,就需要该教 材具有一定的广度和适当的深度 本课程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的关系。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 最髙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 12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
2 作为材料学科的一门主要课程，既要考虑“概论”的特点，尽可能拓 宽知识面，又要考虑使学生从该门课程中能学到一定的知识，就需要该教 材具有一定的广度和适当的深度。 本课程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的关系。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
14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、材料与现代髙新技术 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 24晶系与类型 25密堆积和配位数 2.6结合力化学键 27晶体弹性的微观解释 28晶体中粒子的运动 29晶体的范性形变和位错 基本要求:了解晶面、晶棱、顶点、解理面的概念;晶体的宏观特性、晶面
3 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 基本要求:了解晶面、晶棱、顶点、解理面的概念；晶体的宏观特性、晶面
角守恒定律 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;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;结合力的普遍特征。 本章重点: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 33等面积法则杠杆定律临界点的确定 34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 36同素异晶转变 37二元及三元系相图 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;相变的概念及其单元系一级相变的宏观特征;二元及三
4 角守恒定律； 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；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；结合力的普遍特征。 本章重点：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；相变的概念及其单元系一级相变的宏观特征；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。 本章重点: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 本章难点: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) 基本要求: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(SMS)、背散射和沟道技术)的优缺点和适用 范围。 本章重点: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
5 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。 本章重点：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 本章难点：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） 基本要求：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。 本章重点：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