南京理工材料相变讲义重点.doc

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1、材料结构与相变（I）大纲号：16130901学分：3学时：48 执笔人：材料结构与相变修订组 审订人：陈光 课程性质：学科基础课一、课程的地位与作用材料结构与相变是为“材料科学与工程”及“材料加工与掌握”专业的同学开设的一门学科基础课。课程以晶体结构、合金相图与相平衡、固态相变为基本内容，以金属材料为主，兼顾其它材料，主要讲授材料的结构、结构变化规律及结构与性能之间的内在联系，着重从微观角度分析材料过程的规律，使同学系统把握材料科学基础理论，熟悉材料和材料制备加工过程的本质，为后续专业课程的学习打下基础。二、课程的教学目标与基本要求1. 教学目标通过课堂讲授、试验等教学环节，使同学把握材料的微

2、观结构特点，熟悉材料形成的几何规律和能量要求，能够分析材料结构变化的内在因素和外在条件，以及材料相变与材料结构变化的联系，了解讨论材料相变的热力学和动力学基础理论和分析方法，初步把握材料科学分析讨论事物的基本思想。并通过本课程的学习，培育同学抽象思维力量、规律推理力量、空间想象力量、探讨讨论力量，能够综合运用所学学问去分析问题和解决问题。2. 基本要求(1) 了解和把握材料微观结构特征；(2) 把握材料相变和相平衡热力学以及二元、三元相图基本学问；(3) 理解材料性能与相结构之间的联系。三、主要内容1 晶体的几何结构1.1 几何晶体学 空间点阵、晶胞 晶系与布拉菲点阵 晶向指数、晶面指数、晶面

3、间距1.2 纯金属的晶体结构 典型的金属晶体结构 晶体结构的几何性质1.3 原子结合理论1.4 合金的晶体结构 固溶体 中间相1.5 陶瓷的晶体结构离子晶体 共价晶体1.6 非晶态结构2晶体缺陷2.1 点缺陷 点缺陷的种类 点缺陷的热力学分析2.2 位错 位错的基本概念二元相图的热力学分析 典型二元相图 相区接触规章 几个重要的二元相图4.4 三元相图 成分表示法 三元相图热力学分析三元匀晶与共晶相图 三元相图应用举例位错应力场与位错运动 实际晶体中的位错2.3 界面晶体表面 晶界与相界 界面的平衡偏析2.4 显微组织与其他缺陷显微组织其他缺陷3 高分子结构3.1 基本概念3.2 高分子链结构

4、 近程结构 远程结构3.3 高分子分散态结构 高分子非晶态与晶态 高分子取向结构 高分子合金4 相图4.1 相图热力学基础4.2 一元相图4.3 二元相图5 集中理论5.1 宏观集中理论 菲克第肯定律 菲克其次定律 集中方程的解 坐标变换5.2 微观集中理论 集中机制 集中系数 陶瓷中集中的特点5.3 反应集中 四、时间安排课程分段标识序号教 学 内 容教学环节（学时）讲课习题试验上机课外小计1晶体的几何结构10 102晶体缺陷10103高分子结构664相图12125集中理论666试验1金相样品的制备及金相显微镜的构造与应用227试验2 铁碳平衡组织观看22总 计44448五、课程说明课程英文

5、名称Structure and Phase Transformations of Materials主要先修课程材料物理化学； 材料工程力学适用专业类别材料科学与工程，材料成型与掌握主要教材（作者、教材名称、出版社）吴锵 材料科学基础 东南高校出版社课程参考书：潘金生等，材料科学基础 清华高校出版社石德珂等，材料科学基础 西安交通高校出版社考核方式笔试课程简介材料结构与相变是为“材料科学与工程”及“材料加工与掌握”专业的一门重要的学科基础课。本课程基本内容包括晶体结构与缺陷、集中理论、合金相图与相平衡、相变热力学和动力学等，以金属材料为主，兼顾其它材料，主要讨论材料的结构、结构变化规律及结构与

6、性能之间的内在联系，着重从微观角度分析材料过程的规律。通过本课程的学习使同学系统把握材料科学基础理论，熟悉材料和材料制备加工过程的本质，为后续专业课程的学习打下基础。六、试验项目与主要内容序号实 验 项 目 名 称学时主 要 内 容 及 要 求试验类型1金相样品的制备及金相显微镜的构造与应用2学会制备金相样品，了解金相显微镜的构造并学会使用显微镜操作2铁碳平衡组织观看2观看铁碳平衡组织操作材料结构与相变（II）大纲号：16230901学分：2学时：32 执笔人：材料结构与相变修订组 审订人：陈光 课程性质：学科基础课一、课程的地位与作用材料结构与相变是为“材料科学与工程”及“材料加工与掌握”专

7、业的同学开设的一门学科基础课。课程以晶体结构、合金相图与相平衡、固态相变为基本内容，以金属材料为主，兼顾其它材料，主要讲授材料的结构、结构变化规律及结构与性能之间的内在联系，着重从微观角度分析材料过程的规律，使同学系统把握材料科学基础理论，熟悉材料和材料制备加工过程的本质，为后续专业课程的学习打下基础。二、课程的教学目标与基本要求1. 教学目标通过课堂讲授、试验等教学环节，使同学把握材料的微观结构特点，熟悉材料形成的几何规律和能量要求，能够分析材料结构变化的内在因素和外在条件，以及材料相变与材料结构变化的联系，了解讨论材料相变的热力学和动力学基础理论和分析方法，初步把握材料科学分析讨论事物的基

8、本思想。并通过本课程的学习，培育同学抽象思维力量、规律推理力量、空间想象力量、探讨讨论力量，能够综合运用所学学问去分析问题和解决问题。2. 基本要求(1) 了解和把握材料微观结构特征；(2) 把握材料相变和相平衡热力学基本学问；(3) 把握材料相变动力学有关学问；(4) 理解材料性能与相结构之间的联系。三、主要内容6 相变6.1 液.固相变 纯金属的凝固 二元合金的非平衡凝固 凝固组织及其掌握6.2 固态相变 固态相变的分类及其特点 固态相变的热力学与动力学分析7 转变7.1 奥斯瓦尔德熟化 弯曲界面的性质奥斯瓦尔德熟化理论7.2 烧结 烧结的驱动力 烧结中的固相集中类型7.3 回复与再结晶

9、回复 再结晶 晶粒长大7.4 非晶转变 过冷液体 非晶转变 非晶形成条件 弥散强化 相变强化 高温合金的强化9.2 陶瓷的韧化9.3 高分子的强化8. 材料的变形与断裂8.1 力学性能概述应力、应变的概念 本构方程 变形的分类8.2 弹性变形 弹性变形的微观机制 弹性变形的影响因素8.3 塑性变形的微观机制 单晶体的塑性变形 多晶体的塑性变形8.4 粘性变形的微观机制 金属多晶体的粘性变形 高分子的粘性变形 金属非晶体的粘性变形8.5 断裂简介 断裂强度 裂纹形成机制 高分子的断裂9材料的强化与韧化9.1 金属的强化 细晶强化 应变强化 固溶强化9.4 复合材料强化 长纤维复合材料的力学行为

10、短纤维复合材料的力学行为 复合材料的界面 四、时间安排课程分段标识序号教 学 内 容教学环节（学时）讲课习题试验上机课外小计1相变882转变663材料的变形与断裂884材料的强化与韧化665试验1：二元金属相图的测定226试验2：差热分析22总 计28432五、课程说明课程英文名称Structure and Phase Transformations of Materials主要先修课程材料物理化学； 材料工程力学适用专业类别材料科学与工程、材料成型与掌握主要教材（作者、教材名称、出版社）吴锵 材料科学基础 东南高校出版社课程参考书：潘金生等，材料科学基础 清华高校出版社石德珂等，材料科学基础

11、 西安交通高校出版社考核方式笔试课程简介材料结构与相变是为“材料科学与工程”及“材料加工与掌握”专业的一门重要的学科基础课。本课程基本内容包括晶体结构与缺陷、集中理论、合金相图与相平衡、相变热力学和动力学等，以金属材料为主，兼顾其它材料，主要讨论材料的结构、结构变化规律及结构与性能之间的内在联系，着重从微观角度分析材料过程的规律。通过本课程的学习使同学系统把握材料科学基础理论，熟悉材料和材料制备加工过程的本质，为后续专业课程的学习打下基础。六、试验项目与主要内容序号实 验 项 目 名 称学时主 要 内 容 及 要 求试验类型1二元金属相图的测定2用步冷曲线法测绘二元金属液固平衡相图操作性试验2差热分析2通过查阅资料，自行设计一套差热分析装置，介绍其基本原理和用以测量合金相变的方法。并使用试验室已有差热分析仪，了解其性能和测试方法，自选一种二元合金或其它二元系，自行设计试验步骤，测试其相图，并分析影响测试结果的主要因素。通过本试验，了解差热分析的基本原理，把握差热分析仪的基本操作方法并学会利用差热分析讨论物系在加热过程中的相变。设计性试验