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1、材料科学基础（二）课程教学大纲课程编号：20311304总学时数：72 （理论学时数：68；实验学时数：4）总学分数：4.5课程性质：必修课程适用专业：无机非金属材料工程一、课程的任务和基本要求：材料科学基础（二）是无机非金属材料工程专业一门重要的专业基础课程。本课程 任务在于：通过讲授热力学、化学热力学以及相图热力学在无机非金属材料学科中应用的基 础理论、方法和研究结果；无机非金属材料生产制备工艺中，高温过程动力学的基础理论、 动力学过程特点及其影响因素，使学生充分掌握无机非金属材料制备合成的基础理论和研究 方法，为后继专业课程的学习，乃至从业后在专业领域的进一步拓展打下坚实的理论基础。本课
2、程要求学生对所学知识必须有全面、扎实、灵活的掌握。必须结合物理化学等 先修课程中所学的相关知识，掌握热力学和化学热力学在材料学科中的典型计算方法和应用, 进一步深化有关相图的基础理论知识，熟悉各种类型相图特别是专业相图的分析和应用，能 进行材料配料区和工艺参数的选择；必须掌握典型高温物理化学反应一一固相反应、相变反 应和烧结反应的动力学基础理论、动力学过程特征及影响因素；并具备一定的分析和解决实 际问题的能力。二、基本内容和要求：第六章相平衡和相图6.1热力学在凝聚态体系中的应用；6.2相平衡及其研究方法;6.3单元系统相图;6.4二 元系统相图；6.5三兀系统相图；基本要求：了解热力学计算在
3、凝聚态体系中的典型应用；相平衡的基础知识和相图热力 学的基本原理；了解单元系统、二元系统、三元系统相图的类型、（相区、相线、相点）构 成；熟悉掌握可逆与不可逆多晶转变的单元相图；二元系统相图的特点和分析；三元系统相 图的特点、三元相图的分析和杠杆规则、连线规则、切线规则、重心规则、三角形规则等的 应用。重点掌握：热力学计算和相图热力学基本原理的应用、多晶转变的单元相图；生成化合 物、固溶体的二元相图；铁碳合金相图；三元相图的特点和分析；典型的硅酸盐专业相图难点：热力学计算结果分析；相图推导；铁碳合金相图；熔体的析晶过程分析；三元相 图分析；专业相图分析和应用第七章基本动力学过程扩散7.1扩散动
4、力学方程菲克定律；7.2菲克定律的应用；73固体扩散机构和扩散系 数；7.4扩散系数与浓度的关系俣野方法；7.5多元系统中的扩散7.6影响扩散系数的 因素；基本要求：了解扩散的概念、本质和推动力；菲克定律的表达和应用；微观机构与扩散 系数；影响固体材料中扩散的因素，熟悉扩散动力学方程，扩散系数的一般热力学关系。了 解达肯方程、俣野方法重点掌握：菲克定律的理解、固体材料中的扩散机构、扩散的影响因素、扩散系数与扩 散机构的关系难点：空位机构的扩散系数第八章材料中的相变8.1相变概述;8.2液相-固相的转变一成松生长相变;8.3液相-液相的转变一调幅分解； 8.4马氏体相变；8.5有序-无序转变；8
5、-6相变与弥散强化基本要求：熟悉相变的分类、条件和推动力；成核-生长相变机理和特点、结晶速率的 影响因素、调幅分解机理和特点；马氏体相变的概念和特征。了解有序-无序转变、相变与 弥散强化的基本概念。重点掌握：相变的分类方法和特点，成核-生长相变与调幅分解的区别、马氏体相变的 特征，相变过程的推动力，晶核形成条件，分相的结晶化学观点难点：相变过程的推动力，晶核形成条件，液相的不混溶现象第九章材料制备中的固态反应9.1固态反应概论；9.2固态反应机理；9.3固态反应动力学；9.5影响固态反应的因素；基本要求：了解固态反应的概念、基本步骤、反应机理和推动力；固态反应的动力学范 围和动力学方程、影响固
6、态反应的因素重点掌握：固态反应的推动力和基本步骤；平板方程、扬德方程、金斯特林格方程的模 型和适用条件；固态反应的影响因素难点：固态反应动力学方程的推导过程和理解第十章烧结10.1烧结概述；10.2固态烧结及机理；10.3固相烧结；10.4再结晶和晶粒长大；10.5 非常规烧结；10.6影响烧结的因素基本要求：熟悉烧结的定义、相关概念、模型和烧结过程推动力；固态烧结中的蒸发- 凝聚传质和扩散传质；液相烧结中的流动传质和溶解-沉淀传质，液相烧结的特点；各种传 质过程特点与相应的公式；晶粒生长与二次再结晶；影响烧结的因素；了解特种烧结的基本 种类和原理。重点掌握：烧结的概念与模型；烧结过程的推动力
7、；固态烧结中的蒸发-凝聚传质和扩 散传质；液相烧结中的流动传质和溶解-沉淀传质；各种传质过程特点与相应的公式；晶粒 生长与二次再结晶。难点：固态烧结和液相烧结，晶粒生长与二次再结晶第十一章腐蚀与氧化11.1腐蚀；11.2氧化-界面在金属氧化中的饿作用；11.3辐射损伤基本要求：了解材料腐蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀的基本概念、界面在金属氧化中的作用 第十二章疲劳与断裂12.1 疲劳；12.2低温断裂与疲劳；12.3高温蠕变与疲劳；12.4环境断裂氢脆；12.5 材料的疲劳与断裂基本要求：了解材料疲劳的概念、疲劳断裂的基本类型、材料强化的基本措施 三、实践环节和要求：课程设置了淬冷法研究相平衡、固相反
8、应两个实验。要求学生能够运用所学知识，独立 完成实验，并能结合实验结果，对存在的问题进行分析。此外，通过实验，学生应能熟悉相 关的材料实验和检测方法。四、教学时数分配:理论：68 实验：4 上机：其它:教学内容学时分配教学内容学时分配第六早相平衡和相图6.1热力学应用和相图热力学原理6第八章材料中的相变8.18.246.2 一元系统相图2第八章 材料中的相变8.38.446.3二元系统相图（1）4第九章材料制备中的固态反 应9.19.226.3二元系统相图（2）4第九章材料制备中的固态反 应 9.3、9.566.3二元系统相图（3）4第十章烧结10.110.226.4三元系统相图（1）2第十章
9、 烧结10.310.766.4三元系统相图（2）6第十一章腐蚀与氧化16.4三元系统相图（3）6第十二章疲劳与断裂1第七章基本动力学过程扩散7.17.34实验1：淬冷法研究相平衡2第七章基本动力学过程扩散7.47.64实验2：固相反应2合计72五、其它项目（含课外学时内容）：无六、有关说明：1、教学和考核方式：教学采用多媒体教学方式，注意对重点、难点内容进行归纳和总结；强调例题讲解，开 设习题课，巩固学生对重要知识点的掌握；课堂提出思考题，启发学生思维，培养学生分析 问题能力。考核方式包括平时、期中和期末三部分，平时成绩通过作业、考勤和课堂提问确定，期 中、期末均采用闭卷考试方式，考题中设置一
10、定比例的综合分析题，以反映学生对知识掌握 的灵活程度和深入思考能力。最终成绩中平时总成绩（其中作业、出勤、课堂提问占70%, 期中考试占30%）占30%,期末考试成绩占70%。2、习题：教材中附有习题，针对教学内容的重点、难点进行选择布置，并补充一定量额外习题, 加强对重点内容的掌握。3、能力培养要求：要求学生必须对整个课程内容系统、全面掌握,能够灵活运用所归纳总结的规律和规则、 结合所学的概念和理论，分析解决具有一定难度的问题。4、与其它课程和教学环节的联系：先修课程和教学环节：大学物理B、物理化学B、材料概论、无机与分析化学B、 材料科学基础（一）、认识实习后续课程和教学环节：陶瓷工艺学、玻璃工艺学、混凝土外加剂、材料测试 与研究方法、专业综合实践周、专业论文、毕业论文平行开设课程和教学环节：混凝土学、胶凝材料及工艺学、材料结构与性能、功 能材料导论5、教材和主要参考书目：（1）教材：张联盟等主编材料科学基础武汉理工大学出版社（2）主要参考书目： 四校合编 硅酸盐物理化学中国建筑工业出版社；陆佩文主编无机材料科学基础武汉理工大学出版社；西北轻工业学院主编玻璃工艺学中国轻工业出版社；李家驹主编普通陶瓷工艺学武汉工业大学出版社