非平衡材料

簡介

人類使用非平衡態材料已有數千年的歷史，對金屬材料而言，人們很早以前就已懂得通過淬火來獲得亞穩相，以提高工具和兵器的硬度。

但現代意義上的非平衡態材料主要指上世紀後半葉以來新出現的、在組織設計、獲得原理方面顯著不同於傳統材料的新型亞穩材料，如非晶態合金、超細組織材料。這類材料許多優異的性能使之成為當前材料、冶金和凝聚態物理領域廣為研究的對象。

課程名稱：非平衡材料工程原理/ Non-equilibrium Materials Engineering

課程代碼：050313

學時：32 學分： 2學講課學時:32 考試/考查：考查

先修課程：材料科學基礎、固體物理。

適用專業：材料科學與工程專業（本科）

開課院系：材料工程學院材料科學系

教材：《非平衡材料工程原理》. 本校編印，2003

參考書：王世敏. 納米材料製備技術.化學工業出版社,2002

一、課程的性質和任務

介紹了非晶態材料、納米材料和準晶態材料的性能特點、用途及常用的製備工藝，同時簡要介紹了相關材料的基礎理論。

主要內容包括非晶態材料的基本概念，非晶體固體的形成及其理論基礎，金屬玻璃的形成及其穩定性，金屬玻璃的製備原理和方法，納米材料的結構和性能，納米材料的製備及其套用，準晶材料的結構模型，準晶材料的製備工藝和性能特點。本課程的學習將為學習功能材料等課程打好基礎。

二、教學內容和基本要求

第一章概論

非平衡材料的內涵和外延，物質狀態的決定因素，非晶材料的基本概念，納米材料與技術的基本概念。

第二章非晶材料及其製備

非晶態材料，有序態、無序態，非晶固體的形成，成核率、生長速率、臨界冷速，金屬玻璃的形成與穩定性，合金化效應、尺寸效應、位形熵，金屬玻璃的製備原理和方法，氣相沉積法、液體急冷法

第三章納米材料及其製備

納米材料的結構和性能，結構缺陷，表面效應、小尺寸效應、量子效應，納米材料的各種製備方法：物理法、化學法、機械法；濺射法、熱蒸發法、等離子法、溶膠-凝膠法、球磨法。

第四章準晶材料及其製備

準晶材料的結構模型，準晶材料的分類，準晶材料的製備方法，準晶材料的結構和性能。

三、實驗與討論課的內容和基本要求

2學時的演示實驗，了解磁控濺射儀器的使用和磁控濺射製備納米薄膜的工藝過程、納米材料的檢測。

四、教學時數分配

五、對學生能力培養的要求