《材料科学基础》是高校材料科学与工程专业第一门、也是最重要的一门专业基础课,是前期基础知识学习和后期专业课学习的知识桥梁。
本课程主要内容安排如下:首先从材料的原子结构、理想的完整晶体结构、存在各种缺陷的不完整晶体结构三个方面介绍材料的结构与其性能之间的关系;在此基础上,进一步介绍材料组织结构的转变规律、材料凝固的基础理论,学习制备方法和工艺对于材料的组织结构、力学性能和功能特性的影响;最后介绍了固体材料的扩散及材料在受力变形时材料组织和结构的转变规律。
本课程内容体现了西安交通大学金属材料强度国家重点实验室以传统的金属材料强度为核心的学科特色。通过本课程学习,使学生了解并掌握材料科学中的共性规律,了解材料的成分-组织结构-制备工艺及性能之间的关系,为将来解决材料领域复杂工程问题、从事材料设计及研发工作奠定必要的基础。
课程内容分为九章,分别由九位老师主讲,共83个知识点。为了进一步巩固知识,除视频学习外,还有单元测验,题型包括单选题、多选题、判断题。在完成全部课程学习后,进行期末考试。此外,为了使得学生在学习过程中积极思考,学生可以在讨论区与老师和同学们进行有效的互动,同时主讲教师也会发布讨论话题,学生通过回帖参与讨论。
第一章 材料结构的基本知识
1.1 原子结构
1.2 原子结合键(1)
1.3 原子结合键(2)
1.4 原子排列
讨论题
第一章 单元测试题
第二章 材料中的晶体结构
2.1 晶体学基础
2.2 典型晶体结构
讨论
文献资源
第二章 单元测试题
第三章 高分子材料的结构
3.1 高分子材料基本概念
3.2 高分子材料的合成
3.3 高分子链的结构
3.4 高分子链的构象及柔顺性
3.5 高分子的聚集态结构
3.6 结晶度及玻璃化转变温度
第三章 单元测试题
第四章 晶体结构的缺陷
4.1 缺陷的分类及其重要作用
4.2 点缺陷及其运动
4.3 位错的发现及其基本特征
4.4 位错的定量表达与计算
4.5 位错的运动形式
4.6 位错的弹性能
4.7 位错运动的驱动力
4.8 典型金属晶体的位错实例
4.9 面缺陷与体缺陷
讨论题
文献资源
第四章 单元测试题
第五章 材料的相结构及相图
5.1 组元与相的概念
5.2 二元相图及其类型
5.3 复杂相图分析
5.4 相图的热力学基础
5.5 三元系相图及其类型
讨论题
文献资源
第五章 单元测试题
第六章 材料的凝固
6.1 材料凝固时晶核的形成
6.2 材料凝固时晶体的生长
6.3 固溶体合金的凝固
6.4 共晶合金的凝固
6.5 制造工艺与凝固组织
文献资源
第六章 单元测试题
第七章 固体物质中的扩散
7.1 扩散第一定律
7.2 扩散第二定律
7.3 扩散的微观机制
7.4 原子的无规行走
7.5 原子扩散系数的微观表达式
7.6 扩散的激活能
7.7 柯肯达尔效应
7.8 扩散的驱动力
7.9 影响扩散的主要因素
文献资源
第七章 单元测试题
第八章 塑性变形与断裂
8.1 塑性变形方式-滑移
8.2 塑性变形方式-孪生
8.3 细晶强化 (1) ---单晶体的变形
8.4 细晶强化 (2) ---多晶体的塑性变形和细晶强化
8.5 形变强化 (1) ----形变强化的位错机制
8.6 形变强化 (2) ---单晶体的形变强化
8.7 固溶强化 ---单相合金的变形和固溶强化
8.8 第二相强化 ----多相合金的变形与第二相强化
8.9 冷变形金属的组织与性能
8.10 冷变形金属的回复
8.11 冷变形金属的再结晶(1) ---再结晶机制
8.12 冷变形金属的再结晶 (2) ----影响再结晶的因素
8.13 冷变形金属的再结晶后的晶粒长大
8.14 金属的热变形,蠕变和超塑型 ----金属的热变形
8.15 金属的热变形,蠕变和超塑型 ----蠕变和超塑型
文献资源
第八章 单元测试题
第九章 电子结构与物理性能
9.1 电子能带结构
9.2 金属、半导体、绝缘体
9.3 费米-狄拉克分布函数
9.4 本征半导体
9.5 掺杂半导体
9.6 光的发射、吸收、透射和反射
9.7 原子的磁矩
9.8 抗磁体、顺磁体和铁磁体
文献资源
第九章 单元测试题
讨论回帖: 西安交大材料人在材料科学研究中的故事
柴东朗教授与“天问一号”用镁鋰合金
刘刚教授与核工业用高强韧钼合金
单智伟教授现身说法“教科书向外跨出一步就是科学前沿”
马恩教授讲述“新型相变存储材料”
高等数学、 大学物理、有机化学、材料力学、物理化学
[1] 石德珂,王红洁主编. 《材料科学基础》(第3版).北京:机械工业出版社,2020.
[2] 石德珂主编. 《材料科学基础》(第2版).北京:机械工业出版社,2003.
[3] 潘金生,仝健民,田民波主编. 《材料科学基础》(修订版). 北京:清华大学出版社,2011.
[4] 胡赓祥,蔡 珣,戎咏华主编. 《材料科学基础》(第三版). 上海:上海交通大学出版社,2010.
[5] 范群成,田民波主编. 《材料科学基础学习辅导》.北京:机械工业出版社,2005.
[6] Schaffer, Saxena, Antolovich, Sanders& Warner. 《The Science and Design of Engineering Materials》, McGraw-Hill Companies. 北京: 高等教育书版社(影印版),2003.
[7]Foundations of Materials Science and Engineering(第四版)Willinam F. Smith 著 机械工业出版社 2006.6