材料科学与工程创新基础---教学大纲

课程代码： 050532011

课程英文名称： Foundation of innovatione for Material Science and engineering 课程总学时： 16 讲课：16 实验：0 上机：0 适用专业： 金属材料工程专业 大纲编写（修订）时间：2012.10

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

材料科学与工程创新基础进展是金属材料工程专业的专业课，选修。通过学习，使学生了解材料科学的基本研究内容、研究方法以及材料科学的新进展，激发学生对学习材料科学的热情、能动力和创造力，使学生乐于学习材料学其它课程，与时共进。

通过本课程的学习使学生达到以下要求：

1. 了解材料科学与人类社会文明发展的关系；

2. 传统材料和新材料家庭的概况，制备生产及应用； 3. 材料科学的最新研究进展及未来发展方向； 4. 材料的研究、制备所带来的经济效益。 5. 材料科学研究的先进科技手段及设备。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求

1.基本知识

了解和掌握材料科学与工程的兴起与发展；工程材料的性能与常用工程材料的类型；材

料科学的基本理论框架；材料的制备、加工与处理；材料组织、性能研究的新方法及设备；钢铁及合金；有色金属及合金；非金属材料；材料的未来

2.在能力技能方面的基本要求：初步具有关注和汲取学科领域新知识的能力；初步具备阅读和理解材料科学与工程专业领域文献的能力。 （三）实施说明

本教学大纲依据专业指导性教学计划制定，指导教学。

由于授课对象为大二学生，刚刚接触材料的基本知识，对材料学的基本概念和理论框架比较模糊，这门课以讲座为主要的授课方式，不局限于教材，注意充实新内容，拓宽知识面，激发学生学习材料的热情和信心。上课时多提问，布置课后思考题，适当开展课堂讨论按照素质教育的要求，大纲实施中要注意教授学生学会分析、解决问题的方法处理好重点与难点，将各种分析方法的实际应用纳入教学过程。在教学方法上，要注意现代教学手段与理念的应用，教与学的互动，做到讲授、讨论有机结合。

（四）对先修课的要求

在学习本课程前，学生应知道材料学的一些基本概念，如晶界、位错等，还需要知道材料学的基本分类如钢铁、有色金属、无机非金属、高分子等。

（五）对习题课、实验环节的要求

通过适量、适当的习题可以检验学生对所学内容的掌握程度，使教师及时掌握教学效果，对组织下一步的教学工作，改进教学方法具有直接作用。同时，还可督促学生掌握所学内容。

（六）课程考核方式 1.考核方式：考查

2．考核目标：在考核学生对基本知识掌握的基础上，重点考核学生对材料学的理解、以及基本的分析能力、解决问题的能力。

3．成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情

况等）占30%，期末考核成绩占70%。

（七）参考书目

《材料科学概论》，许并社……北京工业大学出版社 《材料科学与材料世界》，杨瑞成等……化学工业出版社

《Imperial College Inaugural Leetures in Materials Science and Materials Engineering Materials》,C.W.Pashley,世界图书出版公司

《Engineering Materials》,R.L.Timings,世界图书出版公司

二、中文摘要

材料科学进展是材料专业学生的选修课。本课程中介绍了材料的发展史，材料科学与工程的兴起与发展，工程材料的性能与常用工程材料的类型，材料科学的基本理论框架，材料的制备、加工与处理，材料组织、性能研究的新方法及设备。了解钢铁及合金、有色金属及合金、非金属材料包括高聚物材料和无机非金属材料、复合材料及其新材料的发展，介绍在各个领域材料的最新进展，以及在材料研究和制备的不同阶段所创造的价值，使学生了解材料的未来发展趋势，激发学生学习材料学的兴趣并掌握基本的研究方法。

三、课程学时分配表

序号 1 2 3 4 5 6 7 教学内容 材料科学与材料工程概论 钢铁 钢铁的热处理和表面工程 有色金属材料 非金属材料 材料微观结构和力学性能的研究方法 先进材料 合计 学时 2 2 2 2 2 2 4 16 讲课 2 2 2 2 2 2 4 16 实验 0 0 0 0 0 0 0 上机 0 0 0 0 0 0 0 四、教学内容及基本要求

第1部分 材料科学与工程概论

总学时 2 学时 讲课 2 学时 实验 0 学时 上机 0学时 具体内容：

材料科学与工程的兴起与发展

工程材料的性能与常用工程材料的类型 材料科学的基本理论框架 材料的制备、加工与处理 重 点：

材料科学与材料工程的定义及关系，强调两个基本概念：位错和晶界 难 点：

位错在材料变形中的作用；晶界对模型及其对材料性能的影响。

习题内容：

思考题、综述题、问答题类型 第2部分 钢铁

总学时 2 学时 讲课 2 学时 实验 0 学时 上机 0 学时 具体内容：

铸铁与合金钢的种类及生产 合金元素对钢铁性能的影响 重 点：

钢铁的生产从冲天炉到精密冶炼、电渣重熔 超高强度钢、汽车用钢 难 点：

合金元素对钢铁性能的影响 习题内容： 思考题

第3部分 钢铁的热处理和表面处理

总学时 2 学时 讲课 2 学时 实验 0 学时 上机 0 学时 具体内容：

钢铁的常规热处理（四大火），高频淬火、激光淬火 钢铁的化学热处理：渗碳、碳氮共渗、渗硼 钢铁的表面工程：堆焊、刷镀、喷涂 重 点：

各种处理技术的意义及其创造的价值 习题内容： 思考题

第4部分 有色金属材料

总学时 2 学时 讲课 2 学时 实验 0 学时 上机 0 学时 具体内容：

铝合金，快凝铝合金、非晶晶化铝合金 铜合金，高铁用耐磨铜合金 钛合金，高温钛合金、记忆合金

高温合金，镍基单晶定向高温合金、钴基合金 重 点：

材料耐磨性能的影响因素 习题内容： 思考题

第5部分 非金属材料

总学时 2 学时 讲课 2 学时 实验 0 学时 上机 0 学时 具体内容： 陶瓷材料 高分子材料 复合材料 重 点：

纳米陶瓷、医用材料

习题内容： 思考题

第6部分 材料微观结构和力学性能的研究方法

总学时 2 学时 讲课 2 学时 实验 0 学时 上机 0 学时 具体内容：

材料微观结构的研究方法：金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、激光共聚焦显微镜

成分分析方法：扫描电镜、透射电镜、化学方法

材料力学性能的研究方法：硬度试验、拉伸试验、疲劳试验、纳米压痕仪、离子束加工系统

重点：

金相电镜、扫描电镜、纳米压痕仪 第7部先进材料

总学时 2 学时 讲课 2 学时 实验 0 学时 上机 0 学时 具体内容：

纳米材料、能源材料、复合材料 重 点： 纳米材料 习题内容：

最后两学时总结性复习并随堂考查测验