一、课程说明

（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；

课程名称：材料科学基础

所属专业：材料物理，材料化学

课程性质：专业基础课

学分：8

（二）课程简介、目标与任务；

课程简介：本课程是材料学科本科生的一门专业基础课。它的主要任务是使学生对材料分类、成分、结构、性能、加工生产、科研、应用以及它的过去、现在和未来有一定的了解，并对材料科学与工程有一个较全面而又概括的了解。同时，使学生掌握完整全面的材料科学相关的基础知识。本课程的覆盖面较宽，要介绍工程材料的分类、结构与性能，生产制备，科研和应用、以及与经济和社会相容等内容，材料的发展历史，目前状况和发展趋势。各章节除介绍相关材料的基本知识外，尽可能反映该领域的新成果、新发展及其在新技术中的应用。用必要的例子生动地描述出该领域的基本情况、动态和趋势。从这个意义上说，它不是一门传统的导论课，而是学生掌握材料科学基础知识的基础课。它让学生了解这一领域的基础、现状和前景。课程对材料研究的若干方法也做一些简介。

目标与任务：通过本课程教学，使学生对材料科学基础知识以及材料的生产过程有一个较全面、较概括的了解；对当前材料科学研究的前沿有初步了解；培养学生对材料科学的兴趣。初步掌握各类工程材料的基本概念，包括组织、结构、性能、生产过程和工程应用以及他们之间的相互关系等；初步了解材料科学的研究前沿以及我校材料学科的科研工作简况。

（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；

本课程是材料专业的专业基础课，本课程的学习需要学生具备高等数学、大学物理、大学化学，固体物理等作基础，同时又是材料专业的专业课（如金属材料学、陶瓷材料学、高分子材料、功能材料等）的基础。

（四）教材与主要参考书。

1、《 Materials Science and Engineering An Introduction 》6th edition, William D. Callister, JR., John Wiley & Sons, Inc. 2003

2、《材料科学与工程基础》顾宜 主编 化学工业出版社 2005

3、《材料科学与工程》Donald R. Askeland, Pradeep P. Phule, 清华大学出版社

4、《材料科学与工程导论》王高潮 主编 机械工业出版社

5、《复合材料科学与工程》 倪礼忠 陈麒编著， 科学出版社 2002

6、《材料结构分析基础》 余焜编著 科学出版社 2002

7、《材料科学与材料工程基础》， L. H. 范弗莱克著，夏宗宁、邹定国译，机械工程出版社，1984

8、《材料科学与材料工程导论》， K. M. 罗尔斯、T.H.考特尼、J.伍尔夫著，范玉殿、夏宗宁、王英华译，科学出版社，1982

9、 《The Science and Engineering of Materials》（3rd edition）， D.R.Askeland，PWS Publishing Co，1994

二、课程内容与安排

（一）教学方法与学时分配

教学方法：课堂讲授，讨论，课下文献调研与综述，72学时

（二）内容及基本要求

第十二章 陶瓷的结构与特性（参考时数：8）

12.1 引言；12.2陶瓷的晶体结构；12.3 硅酸盐陶瓷的结构；12.4 碳；12.5 陶瓷中的缺陷； 12.6离子型材料中的扩散；12.7陶瓷的相图；12.7陶瓷的韧性断裂；12.8 陶瓷脆性断裂；12.9 应力-应变行为；12.10 塑性变形的机制；12.11其他力学性能

【重点掌握】：陶瓷的晶体结构，陶瓷分类，陶瓷应力应变行为及塑性变形机制，

【掌握】：陶瓷的结构类型,离子性陶瓷的结构计算原则,硅酸盐陶瓷的结构分类,碳的多种形态,陶瓷中的缺陷类型,缺陷密度计算,陶瓷的典型的应力应变行为特征,陶瓷塑性形变的机制

【难点】：离子性陶瓷的结构预测与计算,缺陷种类及密度计算

第十三章 陶瓷的应用于加工（参考学时数：8）

13.1引言；13.2 玻璃应用与温度特性；13.3 玻璃的成型；13.4 玻璃的热处理；13.5玻璃陶瓷； 13.6 可塑性矿物原料的特性；13.7 非塑性成分特性；13.8传统陶瓷生产技术；13.9耐火材料；13.10 特殊耐火材料；13.11 磨料陶瓷；13.12压粉；13.13带式浇铸；13.14水泥；13.15先进陶瓷的应用；

【重点掌握】：陶瓷的分类，陶瓷的成型方法

【掌握】：陶瓷的分类,不同种类的陶瓷加工成型的工艺类型,能够耐火的温度和稳定使用的温度,玻璃的成型工艺类型,玻璃的生产工艺,传统陶瓷应用和种类,工具陶瓷应用和种类,功能陶瓷应用和种类,耐火陶瓷应用和种类,结构陶瓷应用和种类,特殊陶瓷的应用和种类

【难点】：陶瓷的性能与应用,陶瓷的成型工艺和生产工艺

第十四章 聚合物的结构（参考学时数：8）

14.1引言；14.2 烃分子；14.3 聚合物分子；14.4 聚合物分子化学；14.5分子量；14.6 聚合物分子形状；14.7聚合物分子结构；14.8 分子构型；14.9 共聚物；14.10 聚合物晶性；14.11聚合物结晶机理； 

【重点掌握】：聚合物的分类，聚合物的结构层次，聚合物的分子量与聚合度

【掌握】：均聚物，共聚物，结构单元，接枝聚和物，线形聚合物，交联聚合物，网状聚合物，立体同分异构，顺式立构，反式立构，无规立构，相间共聚物，嵌段共聚物，无规共聚物，晶体结构，球晶结构，链折叠模型，数均分子量，质均分子量，聚合度

【难点】：聚合物的结构层次，聚合物的分子量和聚合度

第十五章 聚合物的特性、应用与加工（参考学时数：12）

15.1 应力-应变行为；15.2宏观形变；15.3粘弹性形变；15.4聚合物的断裂；15.5其他特性；15.6部分晶化聚合物的形变；15.7影响晶化聚合物力学特性的因子；15.8高弹体形变；15.9 晶化；15.10熔化；15.11玻璃转变；15.12熔化温度和玻璃转变温度；15.13影响熔化和玻璃转变温度的因子；15.14塑料；15.15 高弹体；15.16 纤维；15.17其他应用；15.18先进聚合物材料；15.19 聚合；15.20聚合物填加剂；15.21 塑料的成型技术；15.22 高弹体的生产；15.23 纤维和薄膜的生产

【重点掌握】：聚合物的应力应变行为，聚合物的弹性和塑性变形机理，聚合物的晶化、熔化和玻璃转变现象以及影响熔化和玻璃转变温度的因子

【掌握】：聚合物的应力应变行为，宏观变形，粘弹性行为，聚合物的断裂，其他力学特性，部分晶化聚合物的形变，音响部分晶化聚合物的力学特性的因子，高弹体的形变，晶化，熔化，玻璃转变，熔化和玻璃转变温度，影响熔化和玻璃转变的因子，塑料，高弹体，纤维，其他应用，先进聚合物材料，聚合，添加剂，塑料成型技术，高弹体的生产，纤维和薄膜的生产

【难点】：聚合物的弹性和塑性变形机理，聚合物材料的生产与加工

第十六章 复合材料（参考学时数：10）

16.1 引言；16.2 大-颗粒复合材料；16.3 分散-强化复合材料；16.4 纤维长度的影响；16.5 纤维浓度和取向的影响；16.6 纤维相；16.7 基体相；16.8 聚合物基复合材料；16.9 金属基复合材料；16.10 陶瓷基复合材料；16.11 碳-碳复合材料；16.12杂化复合材料；16.13 纤维增强复合材料生产；16.14 层状复合材料；16.15 三明治板料

【重点掌握】：复合材料的分类，复合材料的各向异性，增强想对复合材料性能的影响，基体相的性能特点，复合材料的力学特性

【掌握】：大颗粒复合材料，分散强化复合材料，纤维长度的影响，纤维浓度和取向的影响，纤维相，基体相，聚合物基体复合材料，金属基体复合材料，碳-碳复合材料，其它复合材料，纤维增强复合材料生产，片状复合材料，三明治结构复合材料

【难点】：影响复合材料的性能的因素，纤维增强复合材料的轴向和横向拉伸强度、弹性模量的计算

第十七章材料的腐蚀与退化（参考学时数：4）

17.1引言；17.2溶胀和溶解；17.3键合裂解；17.4 风化；17.5电化学腐蚀；17.6腐蚀速率；17.7腐蚀速率的预测；17.8钝化；17.9环境效应；17.10 腐蚀的类型；17.11 氧化；17.12 腐蚀环境；17.13 腐蚀防护

【重点掌握】：引言，金属的腐蚀，陶瓷材料的腐蚀，聚合物材料的退化，腐蚀案例研究

【掌握】：电化学腐蚀，腐蚀速率，腐蚀速率预测，钝化，环境效应，腐蚀形式，腐蚀环境，腐蚀防护，氧化，聚合物的溶胀和溶解，键合裂解，聚合物的风化，人造全髋关节替换

【难点】：电化学腐蚀的速率计算以及腐蚀防护，腐蚀形式和腐蚀环境

第十八章电学性能（参考学时数：6）

18.1引言；18.2 欧姆定律；18.3电导率；18.4导电机制；18.5固体的能带结构；18.6 用能带和原子键合模型解释导电；18.7 电子迁移率；18.8金属的电阻率；18.9商业合金的电子特性；18.10 本征半导体导电性；18.11非本征半导体的导电性；18.12电导率和载流子浓度与 温度的关系；18.13霍尔效应；18.14半导体器件；18.15离子材料的电导；18.16聚合物的电特性；18.17 电容；18.18 场矢量和极化；18.19极化类型；18.20介电常数对频率的依赖关系；18.21介电强度；18.22介电材料；18.23铁电性；18.24压电性

【重点掌握】：导体的导电机理及规律，半导体的导电机理及规律，介电行为规律

【掌握】：欧姆定律，电导率，电子导电和离子导电，固体中的能带结构，导电的能带和原子成健模型解释，电子迁移率，金属的电阻率，商用合金的电学特性，内禀半导体，外禀半导体，电导率和载流子浓度随温度的变化，霍尔效应，半导体器件，离子材料中的导电，聚合物的电学特性，电容，场矢量和极化，极化的类型，介电常数的频率依赖性，介电强度，绝缘材料，铁电材料，压电材料

【难点】：不同材料的导电机理以及所遵从的规律

第十九章 热学特性（参考学时数：2）

19.1引言；19.2热容；19.3热膨胀；19.4热导率；19.5热应力

【重点掌握】：定压热容，定容热容，热膨胀系数，热应力

【掌握】：热容的物理含义，定压热容，定容热容，热导率，热胀冷缩的机理，热应力的来源。

【难点】：热胀冷缩的物理机理，热应力的预测

第二十章 磁学性能（参考学时数：6）

20.1引言；20.2基本概念；20.3 抗磁性和顺磁性；20.4铁磁性；20.5反铁磁性和亚铁磁性；20.6温度对磁性的影响；20.7磁畴和磁滞；20.8软磁材料；20.9硬磁材料；20.10磁存储；20.11超导性 

【重点掌握】：磁性的起源，原子玻尔磁子的计算，材料饱和磁化强度的理论计算

【掌握】：磁性的基本概念，磁性的起源，抗磁性和顺磁性，铁磁性，反铁磁性和亚铁磁性，温度对磁学行为的影响，磁畴和磁致，软磁材料，硬磁材料，磁存储，超导电性，去磁能，磁能积，第I类超导体，第II类超导体

【难点】：饱和磁化强度的理论计算

第二十一章光学特性（参考学时数：6）

21.1引言；21.2电磁辐射；21.3光与固体相互作用；21.4光子和电子的相互作用；21.5折射；21.6反射；21.7 吸收；21.8透射；21.9颜色；21.10绝缘体的不透明度和半透明度；21.11发光；21.12光电导率；21.13激光；21.14光纤通讯 

【重点掌握】：光学性能与能带结构的关系

【掌握】：电磁辐射的经典解释，电磁辐射的量子解释，电磁辐射与物质的相互作用，折射率，折射的机理，吸收和透射以及颜色和能带的关系，发光的机理，发光颜色的调制，激光器的工作原理，光纤的结构

【难点】：颜色，透明，吸收的物理机理

第二十二章 材料科学与工程中相关的经济、环境和社会议题（参考学时数：2）

22.1引言；22.2 强度；22.3其他考虑和最终决定；22.4汽车阀门弹簧；22.5髋关节解剖学； 22.6材料要求；22.7使用的材料；22.8热防护系统设计要求

引言，经济方面的考虑，环境和社会方面的考虑

【重点掌握】：材料选择、成本控制、环境保护、社会发展

【掌握】：材料的选择与设计，生产工艺和技术，成本控制，环境与社会问题，材料科学与工程中材料的循环再利用

【难点】：成本控制，质量选择