基本介紹
- 中文名：材料科學基礎
- 外文名：Fundamentals of Materials Science
- 類別：慕課、國家精品線上開放課程
- 提供院校：大連理工大學
- 授課教師：趙傑、王清、葉飛、李佳艷
- 授課平台：中國大學MOOC
- 開課時間：2017年3月6日（首次）
課程性質,課程定位,適應專業,開課信息,課程簡介,課程大綱,課前預備,預備知識,學習資料,授課目標,所獲榮譽,教師簡介,
課程性質
課程定位
材料科學基礎課程是材料類各專業的重要專業基礎課程。通過該課程相關基礎理論知識的學習，將具有分析、解決材料科學與工程專業複雜工程問題的基本能力，並為後續專業課的繼續學習奠定基礎。
適應專業
材料科學基礎課程適應材料類相關專業，包括：材料科學與工程、材料成型與控制、金屬材料工程、材料物理、功能材料等專業學習。
開課信息
開課次數 | 開課時間 | 學時安排 | 參與人數 |
|---|---|---|---|
第1次開課 | 2017年3月6日—2017年7月14日 | 4-5小時每周 | 6169人 |
第2次開課 | 2017年8月21日—2017年12月8日 | 3-5小時每周 | 4897人 |
第3次開課 | 2018年3月5日—2018年7月7日 | 4-5小時每周 | 5515人 |
第4次開課 | 2018年8月27日—2018年12月24日 | 2-4小時每周 | 6208人 |
第5次開課 | 2019年2月23日—2019年6月23日 | 5430人 | |
第6次開課 | 2019年8月31日—2020年1月2日 | 5768人 | |
第7次開課 | 2020年2月17日—2020年7月10日 | 4-6小時每周 | 6930人 |
第8次開課 | 2020年8月24日—2021年1月10日 | 5小時每周 | 待定 |
（註：表格內容參考資料）
課程簡介
材料科學基礎講述了有關材料晶體學的基本概念，以及純金屬和合金相的典型結構及其特點；晶體材料中點缺陷、位錯、面缺陷的概念和基本特徵；材料彈性變形和塑性變形的相關內容；經過塑形變形的材料在加熱過程中的回覆、再結晶及晶粒長大過程的一系列現象及相關規律；相圖的基本概念，分析勻晶相圖、共晶相圖和包晶相圖等典型二元相圖以及在平衡凝固和非平衡凝固過程中的相轉變和組織轉變；三元相圖的成分表示方法、平衡轉變類型、各相區的特徵；晶體凝固的熱力學條件、純晶體結晶過程中形核和長大兩個過程以及固溶體和共晶合金的凝固過程及特點；擴散現象、描述擴散現象的基本方程及套用等知識。
課程大綱
01緒論 課時 第1講 緒論 02 材料的晶體結構 課時 第1講 結合鍵和結合能 第2講 晶體學概述 第3講 晶向指數與晶面指數 第4講 晶面間距與晶向夾角 第5講 晶體投影 第6講 純金屬的晶體結構 第7講 原子堆垛與晶體結構 第8講 同素異構轉變 第9講 合金相（1）：固溶體 第10講 合金相（2）：中間相 03 晶體缺陷 課時 第1講 晶體缺陷概述 第2講 點缺陷 第3講 位錯的結構特徵 第4講 位錯的彈性性質 第5講 位錯的運動 第6講 位錯的產生和增殖 第7講 實際晶體中的位錯 第8講 面缺陷概述 第9講 晶界 第10講 相界 04 材料的形變 課時 第1講 材料的變形及彈性變形特徵 第2講 單晶體的塑性變形(I)：滑移 第3講 單晶體的塑性變形(II)：多滑移 第4講 單晶體的塑性變形(III)：滑移的位錯機制 第5講 單晶體的塑性變形(IV)：孿生和扭折 第6講 多晶體的塑性變形 第7講 合金的塑性變形 第8講 塑性變形中組織及性能的變化 05 回復再結晶 課時 | 第1講 回復再結晶概述 第2講 回復 第3講 再結晶 第4講 晶粒長大 第5講 再結晶織構與退火孿晶 第6講 熱加工中的動態回復和動態再結晶 06 二元相圖 課時 第1講 相圖基本知識 第2講 勻晶相圖 第3講 共晶相圖 第4講 包晶相圖 第5講 其他類型的二元相圖 第6講 根據相圖判斷合金的性能 第7講 鐵碳相圖分析 第8講 鐵碳相圖的平衡結晶過程及組織轉變 第9講 鐵碳合金成分與組織和性能的關係 07 三元相圖 課時 第1講 三元相圖基礎知識 第2講 三元勻晶相圖 第3講 組元互不相溶的三元共晶相圖 第4講 組元在固態有限固溶的共晶相圖 08 材料的凝固 課時 第1講 結晶的基本規律 第2講 形核 第3講 晶核的長大 第4講 固溶體的凝固 第5講 共晶合金的凝固 第6講 凝固組織及其控制 09 固態擴散 課時 第1講 擴散現象與擴散方程 第2講 擴散機制 第3講 柯肯達爾效應 第4講 擴散驅動力 第5講 反應擴散 第6講 影響擴散的主要因素 |
（註：課程大綱排版從左到右列）
課前預備
預備知識
學習材料科學基礎課程需預備物理、化學、工程力學、物理化學、材料熱力學和動力學等專業知識。
學習資料
學習材料科學基礎需準備資料如下：
（1）趙傑主編．材料科學基礎（第二版）：大連理工大學出版社，2015年
（2）胡賡祥,蔡珣 , 戎詠華． 材料科學基礎（第二版）： 上海交通大學出版社，2010年
（3）余永寧編著．金屬學原理：冶金工業出版社， 2011年
（4）W. D. Jr. Callister. Materials Science and Engineering– An Introduction. John Wiley & Sons. Inc. 2007
（5）Robert W. Cahn and Peter Haasen. Physical Metallurgy (Fourth Edition). North Holland. 1996
授課目標
1、掌握與材料類專業相關的晶體學、晶體缺陷、形變、材料強化、相圖-相變、凝固、擴散等基礎理論知識和原理。
2、具備分析和解決材料科學與工程複雜工程問題的基本能力。
3、具有自主學習和終身學習的意識。
所獲榮譽
2019年1月8日，材料科學基礎被中華人民共和國教育部認定為“國家精品線上開放課程”。
教師簡介
趙傑，男，教授，大連理工大學材料科學與工程學院博士生導師。
王清，女，教授，大連理工大學材料科學與工程學院博士生導師。
葉飛，男，南方科技大學教授。
李佳艷，女，副教授，大連理工大學材料科學與工程學院博士生導師。
