《材料科学基础I、II》课程教学大纲.docx

材料科学基础1课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101134223501课程名称：材料科学基础）/Fundamenta1.sofMateria1.sScience1课程类别：专业必修课程学分；2.5总学时；40理论学时：32实验/实践学时：8适用专业金的材料工程适用对象：本科先修课程：物理化学、机械制造基础教学环境：多媒体教室/实验室开课学院：材料科学与工程学院二、课程茴介I.课程任务与目的材料科学基础曲是金属材料工程专业一门重要的专业基础课.本课程的作用是阐明金属与合金的化学成分、结构、组织与性能之间的关系及其变化规律,系统介绍材料科学.重点是金属学的翦本原理和基本知识。在本课程材料性能徜介环节，介绍当前材料发展与法础理论研究进展的关系及新材料性能设计内容，结合国家生产建设需求，建立学生的专业自信心，激发投入经济建设一战建功立业的热情”2.对接培养的岗位能力通过本课程的学习.使之掌樨材料结构的基本知识.金属与合金的居体结构、高分子材料结构基本知识，具备珞本的金相分析能力,拿握常用工程材料成分一加工工艺一组织一性能一应用之间关系的般规律；为今后从犷佥属与合金的研究与应用莫定必要的理论必础。三、课程教学目标1 .课程对毕业要求的支撑毕业要求指标点2能第综合运用数学、自然科学和工程基础理论和知识分析金属村科工程领域相关的更杂工程问虺.I毕业要求指标点2.1J能好运用自然科学和金属材料工程科学的基本用理,识别金属材料领域处杂工程问题，I毕业要求指标点3.1）能够运用数学抽象、HtZx建模等知识，针对金属材料工程双杂工程问题，设计满足特定需求的方案或工艺流程。2 .课程做学目标对应毕业要求指标点，具体内容如下教学目标1：通过学习材料科学的基础知识.能够掌握材料结构、晶体缺陷的规律性.以及犬主要影响因素及控制、改进措施.能峥综合运用材料的基础结构理论知识分析金属材料工程领域相关的工程问题。（支撑毕业要求指标点1.2）教学目标2：通过学习金属与合金的化学成分、结构、祖织与性能之间的关系及其变化规律：能够综合运用材料、原埋和工艺的知识，正确分析利使用铁碳平衡相图.识别金属材科领域的复杂工程问题，具有一定的创新能力.（支掠毕业要求指标点2.1教学目标3：通过本课程的学习,具有综合运用金属材料工程领域的科学理论和技术手段，探索新材料及新工艺，针对金属材料工程更杂工程问鹿，设计满足需求的方案或工艺流程。为从事材料工程技术提供坚实的理论基础。（支掠毕业要求指标点3.1四、做学课时安捧（->学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践主题或知识点I绪论22001、3主题或知设点2材料结构的基本知识42201、2、3主题或知识点3晶体结构86201、2、3主题或知识点4高分子材料的结构44001、3主题或知识点5晶体缺陷88001、2、3主JB或知识点6相结构及二元相图（1-3节）14IO401、2、3合计403280<.）实:/实践救学安排序号实实践项目名称实验/实践学时实验倭践类型实验/实践要求每组人数注1金相试样的制法与显激钺的使用2蝶合性必做12晶体结构原子模型的堆块与分析2嫁合性必做23二元合金组织观察2踪合性必做I4铁碳合金相图及平密组织分析2媒合性必做I五、教学内容及教学设计主题或知识点1缗论1 .教学内容r解什么是材料科学，明确本课程的任务、内容和要求.结合材料科学的发展,激发学生爱国热情.2 .教学重点材料科学的重要地位,各种材料概况，材料性能与内部结构的关系,材料的制备与加工工艺对性能的影响，什么是材料科学。3 .教学玳点材料性能与内部结构的关系，材料的制备与加工工艺时性能的影响.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段采用混合式救学,结合多媒体授课,同时授课过程中采用问他讨论武、案例式、启发式等多种教学方法.主题或知识点2材料结构的幕本知识1 .教学内容了解帜子结构，原子排列的研究方法，总相机织，多相组织，材料的稳态结构与亚稳态结构,通过微观与宏观的对比，引导学生辩证出维，探究材料的奥妙，为我国材料科学发展贡献力S1.2 .教学重点匣子结构，原子的电子排列，元本周期:表及性能的周期变化，原子结合键,结合键的本质及凝子间距，结合键与性能，原子排列方式，晶体.与非晶体，原子择列的研究方法，晶体材料的组织，组织的显示与观察，单相组织，多相组织，材料的稳态结构与亚稳态结构.3 .教学难点原子的电子结构与材料性能之间的关系.4 .教学方窠设计（含教学方法、教学手段采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问卷讨论式、案例式、启发式等多种教学方法，主题或知识点3晶体结构I.教学内杵/解晶体学基础,空间点阵和品胞.晶系和布拉菲点阵.品向指数和晶面指数.掌樨三种典S!金属的晶体结构特点气体,结合晶体结构理论，引入集体主义精神教育，使学生树立热密集体、热爱国家的信念。2 .教学Si点晶体学基础,空间点阵和晶胞.品系和布拉评点阵.晶向指数和晶面指数，纯金M的晶体结构,典型金属的晶体结构.晶体结构中的原子半径离子晶体的结构及主要特点肉子半径、配位数和禹子的结构规则.典型黑f晶体的结构.共价（体的结构及主要特点.典型共价晶体的结构，合金相结构，固溶体，中间相。3 .教学玳点空间点阵与晶体结构的关系，晶向指数与晶面指数的物理意义和确定方法，常见晶体结构的特点.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段采用混合式教学.结合多媒体授课,同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法.主题或知识点4育分子材料的结构1 .教学内容了解高分子材料概述,高分子材料基本概念，高分子材料合成.岛分子材料分类.拿展高分子琏的结构及构象,高分子院化学组成,高分子鞋结构.高分子链几何形状.高分子的聚集态结构.目前,我国高分子材料发展H新月异.通过介绍最新研究成果.激发学生的民族自姿学，并明确自己的责任与担当。2 .教学杀点高分子材料概述，高分子材料拓本概含，裔分子材料合成，高分子材料分类，离分子链的结构及构象.岛分子健化学组成.高分子链结构，面分子能几何形状,晶态聚合物的结构，非晶态聚合物的结构,聚合物的结晶度与俄地化温傻.高分子材料的性能与结构,高分子材料性能与结构的关系,改善高分子材料性能的途径.3 .教学难点高分子材料的分子结构、柔顺性马里集态结构与性能的关系，改善高分子材料性能的途径。4 .教学方案设计（含数学方法、教学手段）采用混合式教学,结合多媒体授课.同时授课过程中采用问他讨论过、案例式、启发式等多种教学方法.主J1或知识点5晶体献珞1.教学内容了解缺陷的类型；理解柏氏矢中，位错的应力场及与其他缺陷的交互作用，掌握位错的分解与合成.理想材料和不完美的存在都是合埋的,引导学生树立正确的;.观和科研精神.不畏困难,工于本质，为材料的发展贡献力量.2 .教学杀戊点缺陷的类型及产生，点缺陷与材料行为，位错的基本概念，品体中的位错模型及位错易动性，柏氏矢量,位错的运动，位错的能1.及交互作用，位错的应变能，位错的税张力，位怫的应力场及与其他缺陷的交互作用.位神的分解与合成,晶体中的界面.3 .教学难点晶体缺陷的类型与各自特点，柏氏矢埴意义和确定方法，位带概念的理斛，位错的应力场及运动特性。4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段采用混合式教学，结合多媒体授课,同时授课过程中采用问应讨论式、案例式、启发式等多种教学方法.主题或知识点6相结构及二元合金相图1 .教学内容了解二元相图及其类型，相图的法本知识：理解杠杆定律及应用，掌握典型铁碳合金钻晶过程分析。结合合佥的概念和特点以及相图在工业生产上的应用，引入理论指导实践的科学理念，使学生树立科学的价值观和人生观.2 .教学重点相结构的特点及静响因素,二元相图及其类型,相图的基本知识,相律.礼杆定律、二元匀品相图、二元共品相图、二元包品相图，相图与含金性能的关系,铁碳合金相图分析，典型铁碟合佥结晶过程分析，碳钢和白口铸铁，杂质元素对钢的祖织和性能的影响,3 .教学玳点二元合金相图分析和杠杆定律,铁碳合金相图及分析.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学,结合多媒体授课.同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法.大、学生成绩评定1 .修程考核方式及比例本课程考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决何阳能力和创新能力等;考核方式栗用出勤及课堂表现、作业、阶段测验等多种形式、多个阶段等全过程的考核，使学生成绩评定更加合理多样,优化课程评价体系，进一步提升本课程教学效果.学生成绩评定表平时应依期中韦斌期末出勤作业课堂表现阶段测於项目小论文实验方式考试成绩比例%515IO1020402 .课程目标与楼方式删MsUK本课程数学I1.标与考核方式评价权型如衰所示:课程教学目标与考核方式评价权近课程教学目标支撑毕业聂求指标点考核讦价方式权JI（%）过程性考核实验期末考试合计出勤及豫复表现作业阶段费险教学目标I指标点】2542-4712-2031-41教学目标2指标点2554-68KM630-38教学目标3指标点35635512-1830-38合计1515102040KW备注：各收学R标及评价方法的权立牧师可以根据实陆靖说进行也调。3 .成飨评缶标准平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准讦估项目及权工优秀（9（MOO分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（«）-69分）不及格60分出勤及潺坡表现（15%无迟到、早退、旷课现象.积极参加i!8¾i-t.能够准嫡I可答问SS，井方自己独到的豆斛斶尔有iS到.早退现*.较为枳帙参加课它讨论，能够准确回答问JS,并提出自己的见解你B到'早退现象.能第主动参加深空讨论，能够问答同的行迟到、早18、IW尔有旷课现象.参。源坡讨论，刘本能H答相关问题迟到、Y退、旷课较多.不能行效加课战讨论,回势不出所有向Ia作业（15%）能缈独力完成作业，作业完成领信优秀能野典活运用所学知识和理讹解决He1.并获得正确结论能终独立完成作业.克成鲂用校Ai,能够运用所学知识和理论解决问题,并快得正确结论能够独直完成作业，完成施加符合要求.能货运M所学知识和理论解决向JS.并茨得在效结论塔4、能够独立完成作业,部分小目解存存在炒装现象.运川所学知识和理论算决问题的僮力里本符合要来不能独立完成ft业，存在明显抄我现家.不具备运用所学如识别理论箱决”BS的能力论段神验（10%）完成我上阶段氯验,根索而答案评分.总评成绩为优秀完成找I僚段测验.根据参与答案评定分.总译成为良好完成收匕阶段测险,根榭参号答窠评分,©评成绩为中等完成线上阶段汨6.根施考答案评分,总评成绩为及格完成线上阶段刈S&.根榭参寺笞案评分，总评成线不及格实蛉（20%）实找Itt告傕够独立完成，内容完整，效据合理，数揖处实依根告依第独立完成，内容完整，数SW!.数据处理正实&IU告能够完成，内容完整,教幅取本合理,能够实的机告M本他鲂独立完成.内容完帙,数据图太齐全.实验报告不能独立完成,存在抄宽现象,报告中提出的理正确图衣规范.他第正确完成实依报告中提出的问S8,并对实验中遇划的向JB进行深入的讨论.提出自己的见解.倒.图去暴本规范.能终完成实验报告中提出的“题，并对实验中遇到的何磔进行讨论,提出运见.进行数据处理图&基本规范.能够UI本完成灰咬报告中提出的问磔,对实验中遇到的何IES进行讨论.堪木亢成实心报告中提出的问题.何SS没有或器本没有回答.濯程鞅学H标评价标准考核环节考核结果及标准降估项目及权优秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（60分）教学目标鸣纸掌报材科的AA体结构及晶体屎陷、离分子材料的结构、村8的相绪构及相图的恭部理论.能够综合运用材料的从础结构特点分析金属材料工程?a域相关工程何8.准确拿报材料的M体结构及端体挑解、病分子材料的结构.材料的至相及相图构的坛础理论.能第灵活运用M料的基础结构特点分析金黑材料工理领或相关工程问«.能非理斛材料的必体结构及乩体缺陆、高分子材杼的站构、材料的S1.tf1.及相图构的韭砒理论,德够运用材将的热础结构椅点分析金胧材料工程领现相关工程向JB.祭友学罪村标的M怵结胸及晶体屎陷、恚分子材料的结构、材科的型相及相图构的步部理论.基本可以运用材料的基础培构特点分析金词U科工程摘域相关工程向«8-不能常提材料的Ie体结构及晶体联陷、高分子材料的站构、材料的型相及相机物的基砒理论.不徒运川材料的基础拮构特点分折金属忖科工程梁域相关工程同虺.教学目标2羯j掌握光学是做盘的结构及工作也理.MttiSff1.Sf1.k费对金隅材料进行姐织辨况和分析I燃虫用材料科学队Mi的更本配理等专业知识识别金属材料班域的系杂工程问题.只有定的创新健力.能移正砒掌握光学显微镀的结构及工作Ki理.僮够运用显微豌对金质材料进行如奴辨识和分析：应用忖科科学原础的压本吐理等专业知识识别金属材料领域的复杂工程问题.鲂移掌握光学显微慢的结构及工作战理.能够运用显微迨对金JW材件进行姐娘辨识和分析:应用材*1科学基他的丛木壕理等专业知识识别金屉材料焦域的乂杂工林何题.和本公费光学SJ微俄的结构及工作脱理.塞本运用显微债对金硒忖料进行加织辨M和分析I珞本应用材料科学M砒的礼本象理名令业知识IK别金属材料领域的复杂工程H叽不能掌握光学显做慢的结构及工作朦理.不健运用显微险时金腐材料进行如蜗侨识和分析：不使也用材料科学工础的建本朦理笠专业知识识别金属材料诙城的复杂1：程向胭.教学目标3熟海运用材料H学荻碑的理论知况,进行新村科的研发与应用，86移针对金属材料工程的实近问题.设计演足使用需求的工艺方案,并具仃不断学能够正确运用材料科学网砒的理论知队进行新材料的研发与应用.能婚针对金属材料工程的实际问麴.设计满足使用需求的工艺方案,并具有不能够运用材料科学WI砒的理论知识，进行新材料的研发与应用.能够针对金属材料工程的实际问题,设计满足使用需求的工艺方*.并具有不断学订以运用材方*科学然触的理论知识.进行新材料的研发与应用，能修针对金属材料工程的实际问题.设计演足使用需求的工艺方案,并具仃不断学不能运用材料科学收础的理论对识，进行斫材料的研发与应用.不能针对金属材料工悭的实际问题,设计满足使用需求的工艺方案.习和推广新技术的籍学习和推广新技习和推广新技术的习和推广新技术的进取心神.术的进取精种.进取精神.进取精神.七、枕材、参考书目、要文献以及僵程网络资源教材：石Ie阿王红洁主煽.材料科学基础(第3版).机械工业出版社,2020参考书目：(I)胡废样主编.材料科学基础.上海交通大学出版社,2000(2)张联徽主编.材料科学其础.武汉理工大学出版社,2004(3)潘金生主编.材料科学基础.清华大学出版社，1998重要文献(专业期刊)：(I)金M学报(2)金超材料与冶金工程期刊(3)金属热处理期刊3课程网络资源：(I)热处理学会：.coV(2)热处理之家、热处理论坛：hup:，'，'WWW.E材料科学基础II实验教学大纲一、课程基本情况课程代码：101154223502课程名称：材料科学基础IIZFundamenta1.sOfMateria1.sScienceI1.课程类别：专业必修课程课程性质：必修课程类型；课程实骁总学分：2.5总学时：40实脸/实践学时：8适用专业：金属材料工程适用对象：本科先修课程：物理化学、机械制造旗础开课学院：材料科学与工程学院二、课程茴介材料科学基础【I是金属材料工程专业一门更要的专业基础课本课程的作用是阐明金属与合金的化学成分、结构、组织与性能之间的关系及其变化规律.系统介?4材料科学.重点是金虢学的基本原理和基本知识.通过本课程的学习.使学生掌握金属合金三元相图的基本知识，金属与合金的扩散、糠固、第性变形与再结晶等有关理论，具备其组织与性能的初步分析能力，为后续专业课的学习打下良好的耻础，为今后从小金属与合佥的研究与应用奠定必要的理论基础，结合国写生产建设需求，微发学生建功立业的热情、工匠精神和工程师素养得三、实3教学目标1 .通过学习不同硬度计的工作原理及设备构造,掌握硬度计和金相显微饿的正确使用方法锻炼学生的动手操作能力,提高实践水平.2 .通过金属结晶及铸锭加纵观察，理解金属结品条件的不同与铸锭殂织之间的关系,加强实践与课程教学的联系，使学生掌握佥属材料制备与组织间的关系及其变化规律,3 .通过时不同试样迸行金相观察，掌握金相显微镜和金相组税观察的正确方法,并住把观察到的组织特征与材料的成分和性能特点联系起来,进一步掌握金属材料化学成分、结构、组织与性能间的关系及其变化规律.锻炼分析问题和解决何虺的能力。4 .通过实验教学的训练,促进对材料科学基础理论知识的认识和理解.具符利用所学知识对金属材料工程C业科研方案的初步设计能力。四、实3项目及学时安排序号实脸/实践项目名称实脸/实践学时实验/实践类型实脸/实践要求年组人数番注I硬度的测定方法与设备2除合性必做22典型三元合金相图及组织分析2踪合性必做43金属结晶及体锭组织观察2除合性必做34金属电性变形与再结品组织观察2蝶合性必做i五、实验内容实脸一硬度的测定方法与设符实险目的:1.了解不同硬度计的测附原理和方法.2 .她悉洛氏硬度、布式硬度计、显微硬度计的构造及使用。3 .培养学生的工程，市素养和大国工匠的精神.实5金设备：洛氏硬度、布式坡度计、显微硬度计.标准试样.金属试样.实般内容及步探：1 .根据试样的成分及纲织选择合适的硬度计2 .根据使用说明书，学习不同胡世计的操作步骤3 .按照正确地操作步骤进行试样硬度测定，并记录数据.实脸二典型三元合金相图及组织分析实一目的:I,熟悉三元相图的分析方法和应用。4 .掌握Pb-Sn-Bi三元相图的投影图，5 .了解JR心法在三元相图中的应用。6 培养学生科研意识和工程师素养.实验设备：金川H微,各种标准试样.显微便衣计7 5金内容及步猿：1 .根据Pb-Sn-Bi三元相图的投影图，独立思考，分析所给合金的凝固过程及应具有的显微组织。2 .仔细观察分析所给合佥的显成组织特征，画出示意图、并加以注解。3 .利用组织照片讨论总结所观察合金的凝固过程和组织实验金属结赭及棒位组织观察实验目的:I.观察jf分析不同凝固条件所过的纯铝铸僮的宏观组织.2.培养学生的严遂务实的工程师索养.实5金设备：标准试样实於内容及步骤；1 .观察铝锭不同浇注条件下的柱状晶区和等轴晶区。2 .分析不同浇锦，艺和浇注条件对线馀组织的影响.实验四金的电性变形与再结晶组织观察实验目的:1 .了解工业纯铁经不同变形盘后的组织形装2 .蝴性变形后在不同私度进行再结晶回火其组织的变化过程，3 .培养学生的工程师素养和大国工匠的精神。实验设备：金和显做镜，各种标准试样4 5金内容及步骤：1 .不同金属在不同变形重下的显微组织,经过变形的合金在不同温度下加热后的显微组织，并亘出示意图，2 .工业纯铁拉伸、退火，不同变形用的祖物形态并观察晶粒大小.3 .：观察并分析不I可变形盘对其退火组织品粒大小的影响，并画出示意图.六、实3报告格式实改名称（一）实验目的（二）实验设需（）实粉内容及步赚（四）结果与分析问题讨论七、考核方式（一）实验成绩的构成实物成绩占本门课程总成绩20,参考实验考勤、实骆操作及实验报告成绩综合给定.（二）评分标准1 .实险成绩以百分制或八级制（优、良、中、及格、不及格埴报，按比例记入该课程成绩中。2 .多个实验项目的燃后地报平均成绩，3 .按照实骆指导书的具体要求,根据每个学生实验前的预习准备，实验过程的考fii.实验操作情况及实验报告的场衣，综合给出实验成绩.4 .实验评分应包括三个方面：（1）实验预习及实验纪律占2（2）实脸操作占40%：（3）实险报告40%：评分等级：评定成绩分优、良、中、及格和不及格力：个等级优：90分以上，良：80-89分，中：70-79分，及格：6匕69分，不及格：59分以下，也可以以百分制给出多个实骁的综合成绩.实脸成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权理优秀（9（MOo分）良好（8090分）中等（7O8O分）及格（6070分）不及格（<60分）实验预习及实的纪律<20%）实验前能蜡技腹实验要求.提前预习,求握实验内容.掌IS实验安全操作短K.遵守实验圮律实的前能够按照实验要求提前攸习.较好的掌娓实验内容，学界实验安全操作规程，iff守实验纪律实较前能修按照实物要求提前f<i习.了解实验内容、笫4安全操作规程,较建守实验妃冲实验前能够按照实发要求.提前侦内趋本了解实物内容、实发安全操作WfS.较边守实验纪招女验前未能按IB实验要求未提前预习，不了解实险内容、未能求提实的安全操作规程实验援作10%）能扬根据大发目的，独立设H优化实验步骤.独立或介作完成实4接作.且像作规范I准硼记录实1.现象，井对实整现象进行僚介的分析讨论.称出合理的实的结果能移根据实验目的.独立设计实验步舞,独立或合作完成实验操作提作较为规范I记录实验现象较为准确，并对笑脸现安进行竦令的分析讨论,斛出较为合理的实物玷果俺鲂根据实验目的,设计实验步骤,独立或合作完成实验操作生作基本观范I记录实此现象，并对实验现象进行分析时论.得出实验结果能的极据实收日的，设计出基本的实验步骤基本能完成实验操作提作基本观莅I记录实验现象,并对实发现象进行初步分析讨论得出实验结果不僮根据大发目的,设计出相应的实验步骤不能完成实验探作或捶作不规范，不能记录实发现象，不能村实整现象进行分析讨论,不能科出实验结果实殷报告40%）实物报告能蜉独立完成.内容完整,Vi据合理.数据处理正询,图表M1.花。住第正确完或实敢报告中提出的阿SS,并对实验中遇到的问眶进行深入的讨论.Vi出自己的见解，实的报占货移独立完成,内容完整.数幅较为合理.tt据处理正碇.图表丛本双鱼.能够核H的完成实股报告中提出的问愿.并对实险中遇到的问Ia进行月论,提出说实验报含傥舔独土完成.内容完解.也依基本合理.½好巡行数据处理.图表基本现瑟.便移M本完成实版报告中提出的问JS.施对实险中遇到的何盟进行忖论.实验报告基本能够独立完成,内容完整,畋据图速齐全.战本完成实验报告中提出的向圆，实依报告不位独立完成.并在抄典现象.报告中提出的财盟没有成其本没有1.三1.缸八、教学费1实验指导竹：黄利院闫红彦主3材料科学舱础实骁指导书，2022参考书目:（1）胡次洋主编.材料科学基础.上海交通大学出版社，2000（2）张联盟主编.材料科学基础.武汉理工大学出版社，2004（3）石德珂主编.材料科学基础（第3版）.机械工业出版社,2023.取要文献（专业期刊）：（1）金属学报（2）£佥属材料与冶金工程期刊（3金属热处理期刊3课程网络资源：（1）热处理学会：（2）热处理之家、热处理论坛：'