西安交通大学材料学院.doc

西安交通大学“工程材料科学与设计（英）”课程教学大纲英文名称： The Science and Design of Engineering Materials课程编码：MATL2090学时：64学时 学分：4适用对象：材料科学与工程专业本科生先修课程：高等数学、大学物理、普通化学、物理化学、大学英语使用教材及参考书：J. P. Schaffer 等主编《 The Science and Design of Engineering Materials （影印版），高等教育出版社，2003William D. Callister 主编 Materials Science and Engineering : An lntroduction, John Wiley & Sons.Inc., 2002William D. Callister 主编《 Fundamentals of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach, John Wiley & Sons.Inc., 2004一、 课程性质、目的和任务本课程是为大学本科材料科学与工程专业开设的必修课。

其ri的是通过向学 生讲授材料科学与工程方面的系统科学知识，培养学生在材料方面的科学与工程 素养，为后续专业知识学习打下牢固的基础其任务是用中文和英语一双语教学 的模式，向学生传授材料科学基础、微观组织演变、工程材料性能、材料合成及 设计方面的系统基础知识二、 教学基本要求1. 要求课堂讲解内容简练、清晰，概念正确，突出重点、难点，取舍得当, 举例合适2. 课堂讲授要求使用多媒体技术，媒体设计应符合课堂讲解特点，要求设 计画面清晰、美观、朴素、大方、统一，便于记录笔记，便于理解3. 对教学语言的规定：讲授语言：普通话（或英语）；教材：英语；多媒体 语言：英语；期末考试试卷：英语4. 严格遵守教学大纲要求组织教学内容5. 要求学生课外学时数：课内教学时数＞ 2： lo6. 对学生学习成绩的考核，采用平时成绩+期末考试成绩的方法计算，并以百分制评价，总成绩达到或超过60分，计入学生学习档案三、教学内容及要求第一^章：Introduction1. 介绍材料在人类社会发展中的重要作用2. 重点讲解材料的分类及应用实例第二章：Atomic Scale Structures1. 重点：原子核外电子的量子状态；原子键类型及特征；固体中原子 排列的方式；晶体材料的组织2. 掌握：原子结构及其模型；材料热力学及动力学概念3. 了解：使用键能曲线解释材料宏观性能第三章：Crystal Structures1. 重点：晶体学基础；常见晶胞结构2. 掌握：空间点阵、晶胞、晶面、晶向概念；MiHer指数的使用方法; 堆垛特点及间隙3. 了解：离子晶体结构；共价晶体结构；单晶、多晶、同素异构、多 形性及各向异性的概念第四章：Point Defects and Diffusion1. 重点：点缺陷类型及其对材料性能的影响；扩散的物理本质及Fick 第一、第二扩散定律2. 掌握：扩散方程的应用；扩散的微观机制；扩散的条件及影响因素3. 了解：扩散的工程应用第五章：Linear, Planar, and Volume Defects1. 重点：位错的类型；位错的能量和交互作用；晶体中的界面2. 掌握：刃位错及螺位错的概念、表示方法、特点及对材料的影响； 位错应力场与其它缺陷的交互作用；位错的分解与合成；全位错、 分位错与扩散位错；界面结构与界面能；表面吸附与晶内吸附3. 了解：材料塑性变形及屈服的概念；润湿行为；堆垛层错、挛晶及旋转享晶的概念和对材料的影响；金属材料的强化机制第六章：Noncrystalline and Semicrystalline1. 重点：玻璃转变温度及其物理本质；高分子合成的基本化学反应； 高分子链结构及构象；高分子的聚集态结构2. 掌握：粘性变形、粘度概念及其对温度的依存关系；单体、链节、 聚合度、官能度的概念；高分子合成的基本化学反应；高分子链的 几何形状、聚集结构3. 了解：高分子链的柔顺性；高分子、玻璃、橡胶的分类、结构及性 质第七章：Phase Equilibria and Phase Diagrams1. 重点：相结构及其类型；二元相图及其分析2. 掌握：Gibbs相率;相平衡概念；Hume-Rothery规则；Gibbs自由能 曲线与相图；杠杆定律、重心法则及其应用方法；相平衡及组织间 的关系；共晶系相图；包晶反.应、偏晶及应、固-固及应和各自的相 图特征；Fe-Fe3C相图、相平衡及应用3. 了解：一元系相图；三元系三相平衡、四相平衡反应类型及判断方 法第八章：Kinetics and Microstructure of Structural Transformations1. 重点：相变驭动力、形核、长大及界面；等温转变曲线的获得及应 用2. 掌握：自发形核与非自发形核理论；界面结构及界面前沿温度分布 对晶体生长方式和形态的影响；稳态凝固及成分分布；铸锭组织及 控制；钢中的相变及显微组织特点；过饱和固溶体的脱溶、回复、 再结晶的概念3. 了解：烧结；反玻璃化；高分子的晶化第九章：Mechanical Properties （自学内容）1. 了解：材料变形与断裂的概念；材料机械性能表征及试验方法；材 料断裂与疲劳的力学及测试方法；材料高温蠕变特点第十章：Electrical Properties （自学内容）1. 了解：材料导电性及能带结构的概念；并能运用能带理论解释导体、 半导体和绝缘体；材料的导电机理；半导体原理及器件；超导体的 概念及应用第十一章：Optical and Dielectric Properties （自学内容）1. 了解材料极化概念；表征及其分类；材料的光学效应及光学应用 第十二章:Magnetic Properties （自学内容）1. 了解材料的磁性分类及物理本质；磁性材料应用与超导磁体概念 第十三章：Thermal Properties （自学内容）1. 了解材料热性能的表征、热传导机理和热应力的产生；材料的热学 应用第十四章：Composite Materials （自学内容）1. 了解复合材料的基本概念；复合材料的分类；复合材料性能预测的 基本原则第十五章：Materials~Environment Interactions （自学内容）1. 了解材料腐蚀类型、机理及其防护原则；材料的摩擦和磨损机理及 其危害第十六章：Material s Processing （自学内容）1. 了解铸造、塑性成形、粉末工艺、机械加工及连接方法；表面涂层 与处理；单晶与半导体工艺；纤维制备及复合材料制备工艺第十七章：Materials and Engineering Design1. 重点：材料设计中的成本工程；材料和工艺选择；风险评估和产品 责任2. 掌握：统一终身成本工程（ULCE）；材料和工艺选择原则及方法；材 料应用风险评估方法3. 了解：典型失效分析及预防案例四、实践环节（无）五、课内学时分配早内容参考学时1Introduction22Atomic Scale Structures63Crystal Structures84Point Defects and Diffusion85Linear, Planar, and Volume Defects86Noncrystalline and Semicrystalline8 |7Phase Equilibria and Phase Diagrams8 |8Kinetics and Microstructure of Structural Transformations89Mechanical Properties010Electrical Properties011Optical and Dielectric Properties012Magnetic Properties013Thermal Properties014Composite Materials015Materials-Environment Interactions016Materials Processing017Materials and Engineering Design8 1大纲制定者：方亮执笔大纲审定者：张建勋大纲批准者：张建勋大纲校对者：吴志敏。