第三章材料中的晶体结构【学习目标】1.了解晶体学基础相关概念，熟悉晶向、晶面指数的标定方法，能够进行熟练运用。2.基于典型金属结构，学会利用各种表征手段分析原子排列方式，提高研究应用能力。3.掌握三种常见金属结构中原子排列方式，了解典型的离子晶体和共价晶体的结构。4.通过对不同晶体结构的学习，建立材料显微组织与宏观性能间的关联性具备分析问题的能力。5.培养学生举一反三的探究精神，引导学生树立坚定的意志，培养勇于克服困难的学习态度。【课程内容】1.晶体学基础2.纯金属的晶体结构3.离子晶体的结构4.共价晶体的结构【重点、难点】1.重点：空间点阵、晶胞、布拉菲点阵；晶向、晶面指数的标定方法；掌握典型金属的晶体结构，了解其原子的堆垛方式。2.难点：了解离子晶体的主要特点；掌握离子半径、配位数和负离子配位多面体等概念。【教学方法】1.充分利用原子结构模型等相关教具，结合三维视图和动画演示，以便学生充分掌握不同原子结构特征，更好的学习晶面指数、晶向指数的标定，课前布置相关预习作业。2.准备不同类型的晶体结构模型以及相关动画演示，以帮助学生更好的掌握此部分内容，采用课上练习以巩固学生对此部分的熟练度，布置相关练习作业。3.在教学过程中通过回答问题等方式对教学效果进行评估，并引导学生总结本次课的知识点和重要内容，评估学习效果。【学习要求】1.课前通过查阅相关文献了解晶体学基础相关概念。2.课堂上积极讨论，主动提问，对重难点知识做好笔记，理解透彻。36
36 第三章 材料中的晶体结构 【学习目标】 1. 了解晶体学基础相关概念，熟悉晶向、晶面指数的标定方法，能够进行熟 练运用。 2. 基于典型金属结构，学会利用各种表征手段分析原子排列方式，提高研究 应用能力。 3. 掌握三种常见金属结构中原子排列方式，了解典型的离子晶体和共价晶 体的结构。 4. 通过对不同晶体结构的学习，建立材料显微组织与宏观性能间的关联性， 具备分析问题的能力。 5. 培养学生举一反三的探究精神，引导学生树立坚定的意志，培养勇于克服 困难的学习态度。 【课程内容】 1. 晶体学基础 2. 纯金属的晶体结构 3. 离子晶体的结构 4. 共价晶体的结构 【重点、难点】 1. 重点：空间点阵、晶胞、布拉菲点阵；晶向、晶面指数的标定方法；掌握 典型金属的晶体结构，了解其原子的堆垛方式。 2. 难点：了解离子晶体的主要特点；掌握离子半径、配位数和负离子配位多 面体等概念。 【教学方法】 1. 充分利用原子结构模型等相关教具，结合三维视图和动画演示，以便学生 充分掌握不同原子结构特征，更好的学习晶面指数、晶向指数的标定，课前布置 相关预习作业。 2. 准备不同类型的晶体结构模型以及相关动画演示，以帮助学生更好的掌 握此部分内容，采用课上练习以巩固学生对此部分的熟练度，布置相关练习作业。 3. 在教学过程中通过回答问题等方式对教学效果进行评估，并引导学生总 结本次课的知识点和重要内容，评估学习效果。 【学习要求】 1. 课前通过查阅相关文献了解晶体学基础相关概念。 2. 课堂上积极讨论，主动提问，对重难点知识做好笔记，理解透彻
3.课后巩固复习，与主干专业知识相互联系，树立较全面的知识框架。【复习与思考】1.描述空间点阵、阵点、晶格及晶胞的差异性。2.结合实例说明晶向指数和晶面指数的确定方法。3.讨论典型金属的晶体结构的类型及性质。【学习资源】1.石德珂.材料科学基础M].北京：机械工业出版社，20202.徐恒钧.材料科学基础Ml：北京：北京工业大学出版社，20013.胡祥，材料科学基础M上海：上海交通大学出版社，2020第四章晶体缺陷【学习目标】1.认识晶体缺陷的基本类型，掌握点的特征和性质及其对性能的影响。2.掌握位错的基本类型，熟悉柏氏失量的确定方法及其与位错线的关系，了解不同类型位错的运动方式。3.掌握位错的应变能和线张力，了解位错的交互作用及分解与合成。4.掌握晶界能、表面能、表面吸附与晶界内吸附，了解润湿性对材料显微组织的影响。5.培养学生分析微观组织的能力，建立微观组织与力学性能间关联性。【课程内容】1.点缺陷2.位错的基本概念3.位错的能量及交互作用4.晶体中的界面【重点、难点】1.重点：点缺陷的类型、平衡浓度、运动方式；位错的基本类型、性质特点；柏氏矢量的概念及确定方法；位错与其他缺陷的交互作用；实际晶体中位错的柏氏矢量：小角度晶界和大角度晶界的差异性。2.难点：点缺陷对材料性能的影响；不同类型的位错运动方式；位错的应变能和线张力；表面吸附与晶界内吸附；润湿性对材料显微组织的影响及其应用。【教学方法】1.课前准备动画及三维视图以帮助学生理解点缺陷，通过结合工程应用与37
37 3. 课后巩固复习，与主干专业知识相互联系，树立较全面的知识框架。 【复习与思考】 1. 描述空间点阵、阵点、晶格及晶胞的差异性。 2. 结合实例说明晶向指数和晶面指数的确定方法。 3. 讨论典型金属的晶体结构的类型及性质。 【学习资源】 1. 石德珂. 材料科学基础[M]. 北京: 机械工业出版社, 2020. 2. 徐恒钧. 材料科学基础[M]. 北京: 北京工业大学出版社, 2001. 3. 胡赓祥. 材料科学基础[M]. 上海: 上海交通大学出版社, 2020. 第四章 晶体缺陷 【学习目标】 1. 认识晶体缺陷的基本类型，掌握点的特征和性质及其对性能的影响。 2. 掌握位错的基本类型，熟悉柏氏矢量的确定方法及其与位错线的关系，了 解不同类型位错的运动方式。 3. 掌握位错的应变能和线张力，了解位错的交互作用及分解与合成。 4. 掌握晶界能、表面能、表面吸附与晶界内吸附，了解润湿性对材料显微组 织的影响。 5. 培养学生分析微观组织的能力，建立微观组织与力学性能间关联性。 【课程内容】 1. 点缺陷 2. 位错的基本概念 3. 位错的能量及交互作用 4. 晶体中的界面 【重点、难点】 1. 重点：点缺陷的类型、平衡浓度、运动方式；位错的基本类型、性质特点； 柏氏矢量的概念及确定方法；位错与其他缺陷的交互作用；实际晶体中位错的柏 氏矢量；小角度晶界和大角度晶界的差异性。 2. 难点：点缺陷对材料性能的影响；不同类型的位错运动方式；位错的应变 能和线张力；表面吸附与晶界内吸附；润湿性对材料显微组织的影响及其应用。 【教学方法】 1. 课前准备动画及三维视图以帮助学生理解点缺陷，通过结合工程应用与
科学研究实例巩固学生对重难点的掌握程度。2.结合金属材料的塑性变形和TEM图像以帮助学生理解位错，采用三维视图讲解刃型位错、螺型位错和混合位错。3.结合《材料物理性能》准备课件，采用板书详细解析位错的应变能和线张力，通过公式推导分析位错的交互作用。4.在教学过程中通过回答问题等方式对教学效果进行评估，并引导学生总结本次课的知识点和重要内容，评估学习效果。【学习要求】1.课前通过查阅文献了解晶体缺陷相关概念及其在工程应用中的实例。2.课堂上积极讨论，主动提问，对重难点知识做好笔记，理解透彻。3.课后巩固复习，与主干专业知识相互联系，树立较全面的知识框架。【复习与思考】1.讨论常见的晶体缺陷有哪些，可能会对力学性能产生哪些影响。2.简述点缺陷的类型及产生原因。3.分析刃型位错与螺型位错的差异性。【学习资源】1.石德珂.材料科学基础M]：北京：机械工业出版社，20202.徐恒钧.材料科学基础M：北京：北京工业大学出版社，20013.胡祥，材料科学基础Ml：上海：上海交通大学出版社，2020第五章材料的相结构及相图【学习目标】1.掌握相的结构类型、形成规律及性能特点，熟悉固溶体、化合物的分类、特点及性能。2.了解相图的基本知识，熟练相律、成分的表示法、相图的建立及杠杆定律。3.掌握匀晶相图、共晶相图、包晶相图及其他类型的二元系相图，了解相图与性能的关系。4.熟悉吉布斯自由能与成分的关系，掌握相平衡条件和吉布斯自由能曲线与相图的关系。5.熟悉三元系相图的表示和建立方法，掌握三元相图的类型及分析方法。6.培养学生的专业知识运用能力，树立大国工匠精神。【课程内容】38
38 科学研究实例巩固学生对重难点的掌握程度。 2. 结合金属材料的塑性变形和 TEM 图像以帮助学生理解位错，采用三维视 图讲解刃型位错、螺型位错和混合位错。 3. 结合《材料物理性能》准备课件，采用板书详细解析位错的应变能和线张 力，通过公式推导分析位错的交互作用。 4. 在教学过程中通过回答问题等方式对教学效果进行评估，并引导学生总 结本次课的知识点和重要内容，评估学习效果。 【学习要求】 1. 课前通过查阅文献了解晶体缺陷相关概念及其在工程应用中的实例。 2. 课堂上积极讨论，主动提问，对重难点知识做好笔记，理解透彻。 3. 课后巩固复习，与主干专业知识相互联系，树立较全面的知识框架。 【复习与思考】 1. 讨论常见的晶体缺陷有哪些，可能会对力学性能产生哪些影响。 2. 简述点缺陷的类型及产生原因。 3. 分析刃型位错与螺型位错的差异性。 【学习资源】 1. 石德珂. 材料科学基础[M]. 北京: 机械工业出版社, 2020. 2. 徐恒钧. 材料科学基础[M]. 北京: 北京工业大学出版社, 2001. 3. 胡赓祥. 材料科学基础[M]. 上海: 上海交通大学出版社, 2020. 第五章 材料的相结构及相图 【学习目标】 1. 掌握相的结构类型、形成规律及性能特点，熟悉固溶体、化合物的分类、 特点及性能。 2. 了解相图的基本知识，熟练相律、成分的表示法、相图的建立及杠杆定律。 3. 掌握匀晶相图、共晶相图、包晶相图及其他类型的二元系相图，了解相图 与性能的关系。 4. 熟悉吉布斯自由能与成分的关系，掌握相平衡条件和吉布斯自由能曲线 与相图的关系。 5. 熟悉三元系相图的表示和建立方法，掌握三元相图的类型及分析方法。 6. 培养学生的专业知识运用能力，树立大国工匠精神。 【课程内容】
1.材料的相结构2.相图的基本知识3.二元系相图4.相图的热力学基础5.三元系相图及其类型【重点、难点】1.重点：固溶体的概念和分类；溶质原子的偏聚与有序；中间相的类型、形成条件及其对材料性能的影响：相律、自由度及其在材料设计中的应用：成分的表示法与相图的建立过程：匀晶相图、共晶相图、包晶相图及其平衡结晶过程：吉布斯自由能：相平衡条件。2.难点：能够熟练运用杠杆定律；相图计算方法及其应用；能够根据相图判断材料的力学性能和物理性能：克劳修斯一克拉珀龙方程在实际问题中的应用：三元系相图的表示和建立方法；三元匀晶相图及其平衡结晶过程：三元系中相平衡空间的热力学分析方法。【教学方法】1.基于晶体学相关知识进行备课，结合工业应用和科研成果讲解固溶体和中间相，基于实际应用帮助学生建立相组成与力学性能的间关系。2.结合热力学基础准备课件，结合一元系相图实例引出相律、成分的表示法与相图的建立、杠杆定律等相关知识。3.课前准备具有代表性的二元系相图，通过实例分析讲解不同类型的相图及其平衡结晶过程。4.在教学过程中通过回答问题等方式对教学效果进行评估，并引导学生总结本次课的知识点和重要内容，评估学习效果。【学习要求】1.课前要求学生提前预习关键内容，并尝试绘制一元系相图。2.课堂上积极讨论，主动提问，对重难点知识做好笔记，理解透彻。3.课后巩固复习，与主于专业知识相互联系，树立较全面的知识框架。【复习与思考】1.简述二元相图的类型及其分析方法。2.分析wc=0.2%的铁-碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，用冷却曲线和组织示意图，说明各阶段的组织，并分别计算室温下的相组成物及组织组成物的相对量。【学习资源】39
39 1. 材料的相结构 2. 相图的基本知识 3. 二元系相图 4. 相图的热力学基础 5. 三元系相图及其类型 【重点、难点】 1. 重点：固溶体的概念和分类；溶质原子的偏聚与有序；中间相的类型、形 成条件及其对材料性能的影响；相律、自由度及其在材料设计中的应用；成分的 表示法与相图的建立过程；匀晶相图、共晶相图、包晶相图及其平衡结晶过程； 吉布斯自由能；相平衡条件。 2. 难点：能够熟练运用杠杆定律；相图计算方法及其应用；能够根据相图判 断材料的力学性能和物理性能；克劳修斯—克拉珀龙方程在实际问题中的应用； 三元系相图的表示和建立方法；三元匀晶相图及其平衡结晶过程；三元系中相平 衡空间的热力学分析方法。 【教学方法】 1. 基于晶体学相关知识进行备课，结合工业应用和科研成果讲解固溶体和 中间相，基于实际应用帮助学生建立相组成与力学性能的间关系。 2. 结合热力学基础准备课件，结合一元系相图实例引出相律、成分的表示法 与相图的建立、杠杆定律等相关知识。 3. 课前准备具有代表性的二元系相图，通过实例分析讲解不同类型的相图 及其平衡结晶过程。 4. 在教学过程中通过回答问题等方式对教学效果进行评估，并引导学生总 结本次课的知识点和重要内容，评估学习效果。 【学习要求】 1. 课前要求学生提前预习关键内容，并尝试绘制一元系相图。 2. 课堂上积极讨论，主动提问，对重难点知识做好笔记，理解透彻。 3. 课后巩固复习，与主干专业知识相互联系，树立较全面的知识框架。 【复习与思考】 1. 简述二元相图的类型及其分析方法。 2. 分析 wC＝0.2％的铁-碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，用冷却 曲线和组织示意图，说明各阶段的组织，并分别计算室温下的相组成物及组织组 成物的相对量。 【学习资源】
1.石德珂.材料科学基础M：北京：机械工业出版社，20202.徐恒钧.材料科学基础Ml：北京：北京工业大学出版社，20013.胡虞祥.材料科学基础[M]．上海：上海交通大学出版社，2020第六章材料的凝固与气相沉积【学习目标】1.熟悉金属结晶的基本规律和条件，掌握晶核形成过程的热力学和动力学条件。2.掌握晶体长大过程的热力学和动力学条件，熟练分析不同的生长方式，了解固溶体凝固方式。3.掌握共晶体的结构及影响共晶生长的因素，熟悉铸件、连续铸造和熔化焊的凝固组织。4.提高学生实践应用能力，培养专业职业素质。【课程内容】1.材料结晶时晶核的形成2.材料凝固时晶体的生长3.固溶体合金的凝固4.共晶合金的凝固【重点、难点】1.重点：材料结晶的基本规律：材料的均匀形核及形核率：晶核长大的必要条件：晶体生长方式：共晶体的结构及影响共晶生长的因素：铸件的凝固组织及偏析。2.难点：结构起伏、能量起伏和近程有序；凝固的基本条件：液态合金的平衡凝固及不平衡凝固。【教学方法】1.基于热力学基础进行备课，熟悉本节课程的内容，结合多媒体和板书的方式帮助学生理解本节关键知识点。2.通过复习合金凝固理论准备此节课件，联系实际工业应用以及科学研究中的合金成分设计和工艺调控讲解关键知识点。3.在教学过程中通过回答问题等方式对教学效果进行评估，并引导学生总结本次课的知识点和重要内容，评估学习效果。【学习要求】AO
40 1. 石德珂. 材料科学基础[M]. 北京: 机械工业出版社, 2020. 2. 徐恒钧. 材料科学基础[M]. 北京: 北京工业大学出版社, 2001. 3. 胡赓祥. 材料科学基础[M]. 上海: 上海交通大学出版社, 2020. 第六章 材料的凝固与气相沉积 【学习目标】 1. 熟悉金属结晶的基本规律和条件，掌握晶核形成过程的热力学和动力学 条件。 2. 掌握晶体长大过程的热力学和动力学条件，熟练分析不同的生长方式，了 解固溶体凝固方式。 3. 掌握共晶体的结构及影响共晶生长的因素，熟悉铸件、连续铸造和熔化焊 的凝固组织。 4. 提高学生实践应用能力，培养专业职业素质。 【课程内容】 1. 材料结晶时晶核的形成 2. 材料凝固时晶体的生长 3. 固溶体合金的凝固 4. 共晶合金的凝固 【重点、难点】 1. 重点：材料结晶的基本规律；材料的均匀形核及形核率；晶核长大的必要 条件；晶体生长方式；共晶体的结构及影响共晶生长的因素；铸件的凝固组织及 偏析。 2. 难点：结构起伏、能量起伏和近程有序；凝固的基本条件；液态合金的平 衡凝固及不平衡凝固。 【教学方法】 1. 基于热力学基础进行备课，熟悉本节课程的内容，结合多媒体和板书的方 式帮助学生理解本节关键知识点。 2. 通过复习合金凝固理论准备此节课件，联系实际工业应用以及科学研究 中的合金成分设计和工艺调控讲解关键知识点。 3. 在教学过程中通过回答问题等方式对教学效果进行评估，并引导学生总 结本次课的知识点和重要内容，评估学习效果。 【学习要求】