《材料科学基础》教学大纲

《材料科学基础》教学大纲

一、课程基本信息

1、课程名称（中/英文）：材料科学基础/Fundamentals of Materials Science

2、学时：64

3、开课院系：化学与材料科学学院、新技术学院生化系

4.开课专业：材料科学与工程

5、教材：胡赓祥、蔡珣、戎咏华编著，材料科学基础（第三版），上海交通大学出版社，2010

6、教学参考书：

(1). 徐祖耀、李鹏兴材料科学导论上海科学技术出版社1986

(2). 田凤仁无机材料结构基础冶金工业出版社1993

(3). R.E.Smallman, Modern Physical Metallurgy (4th ed.), London Butterworths, 1985

二、课程性质和任务

《材料科学基础》是材料类专业的一门主干课，也是该专业的主要技术基础课。通过讲课、课堂讨论等各个教学环节，将材料化学、材料物理、物理化学、高分子化学、高分子物理等基础理论融合为一体，以研究材料共性规律，即研究材料的成分、组织结构、制备工艺和性能之间的相互关系，指导材料的设计和应用，为从事材料科学研究和工程技术工作打下坚实的理论基础。

三、教学内容和基本要求

1、绪论：了解材料的发展史、材料科学的研究对象和内容以及学习本课程的目的意义和要求

2、原子结构和键合

了解物质是由原子组成，而组成材料的各元素原子结构和原子间的键合是决定材料性能的重要因素。

物质的组成；原子结构；原子间的键合；化学键、物理键和氢键；高分子链。

3、固体结构

固态原子按其原子（或分子）聚集的状态，可划分为晶体与非晶体两大类。晶体中的原子在空间呈有规则的周期性重复排列；而非晶体中的原子则是无规则

排列的。材料的性能与材料各元素的原子结构和键合密切相关，也与固态材料中原子或分子在空间的分布排列和运动规律以及原子集合体的形貌特征密切相关。

晶体学基础；金属的晶体结构；合金的相结构；离子晶体结构；共价晶体结构；聚合物晶态结构；非晶态结构。

4、晶体缺陷

实际晶体常存在各种偏离理想结构的区域晶体缺陷。根据晶体缺陷分布的几何特征可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。了解晶体缺陷有利于分析研究结构敏感性能的变化规律和相变、扩散、塑性变形、再结晶以及氧化、烧结等现象，对探索材料晶体中的奥秘和推动材料科学的发展起着重要作用。

点缺陷：空位与间隙原子；点缺陷的运动；点缺陷的平衡浓度；线缺陷—位错概念的引入；位错的基本结构；位错的运动；位错的弹性性质；实际晶体中的位错；面缺陷：晶界，孪晶界，相界，外表面。

5、材料的形变与再结晶

分析研究材料在外力作用下的塑性变形过程、机理、组织结构与性能的影响规律以及变形材料在加热过程中产生回复再结晶现象，不仅对正确选择控制材料的加工工艺、保证产品质量是十分必要的，而且对合理使用材料、研制和发展新材料也是很重要的。

材料受力情况下的力学行为；弹性变形与粘弹性；单晶体的塑性变形；多晶体的塑性变形；变形后的组织与性能；合金的塑性变形；变形晶体加热时的变化；回复；再结晶；再结晶后晶粒的长大；动态回复与动态再结晶；高聚物的塑性变形；超塑性。

6、固体中原子及分子的运动

描述固体中原子扩散的表象理论：扩散第一、第二定律和原子理论：扩散中原子的迁移机制。了解影响扩散速率的因素。理解金属和离子晶体中扩散差异的原因以及高分子（聚合物）分子运动对力学行为的影响。

表象理论；扩散问题的热力学分析；原子理论；扩散激活能；影响扩散的因素；反应扩散；离子晶体中的扩散；高分子的分子运动。

7、单元系相图及其凝固

掌握相图、相平衡条件和纯晶体材料的凝固理论，了解多种生长机制和凝固理论的应用。

单元系相变的热力学及相平衡；纯晶体材料的凝固；高分子的结晶特征。

8、二元系相图及合金凝固

掌握相图的热力学基础知识，能运用成分—自由能曲线推测相图，掌握匀晶、共晶、包晶和溶混间隙三种基本相图和其凝固特点以及成分过冷对组织形态的影响。了解平衡凝固和非平衡凝固的组织变化。

相图的表示和实验测定方法；相图的热力学基础；二元系合金凝固中的组织分析；其他类型的二元相图；二元相图的分析方法与应用；固溶体合金的凝固理论；共晶合金的凝固理论；铸锭（件）的组织与缺陷；二元高分子合金。

9、三元相图

掌握三元相图成分的表示法，熟练运用三元匀晶和共晶相图投影图分析该体系材料的凝固过程及其平衡组织，能用杠杆定则和重心定则计算组织组成的相对量。

三元相图的成分表示及其性质；三元匀晶相图及其凝固；三元共晶相图及其凝固；包共晶型三元系相图；形成稳定化合物的三元系相图。

10、材料的亚稳态

着重于掌握材料在亚稳态的组织结构和性能特点，对纳米晶、准晶态和非晶材料只要求一般性了解，扩大眼界，对进一步了解高技术新材料提供有关知识，对固态相变则为材料热处理工艺打下必要的基础。

四、对学生能力培养的要求

(一)课内教学活动采用多媒体技术把文本、声音、图形和图象等媒体与计算机综合在一起，生动、形象、多方面地指导学生识别材料显微组织结构，并通过实验反复组织观察、观看录相和课堂讨论，以提高教学效果，并培养学生分析问题、解决问题的能力。

(二)课外科技活动和社会实践等教学活动中能力培养的安排及要求：已建成“材料科学多媒体教学实验室”，逐步实现对学生开放，从而成为学生学习和掌握材料科学基础知识的第二课堂。

(三)学时分配

材料科学基础期末试题

材料科学基础考题 I卷 一、名词解释（任选5题，每题4分，共20分） 单位位错；交滑移；滑移系；伪共晶；离异共晶；奥氏体；成分过冷答： 单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错称为单位位错。 交滑移：两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移，称为交滑移。滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来叫做一个滑移系。 伪共晶：在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。 离异共晶：由于非平衡共晶体数量较少，通常共晶体中的a相依附于初生a相生长，将共晶体中另一相B推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相相间的组织特征消失，这种两相分离的共晶体称为离异共晶。 奥氏体：碳原子溶于丫-Fe形成的固溶体。 成分过冷：在合金的凝固过程中，将界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷称为成分过冷。 二、选择题（每题2分，共20分） 1. 在体心立方结构中，柏氏矢量为a[110]的位错（A ）分解为a/2[111]+a/2[l11]. （A）不能（B）能（C）可能 2. 原子扩散的驱动力是：（B ） （A）组元的浓度梯度（B）组元的化学势梯度（C）温度梯度 3?凝固的热力学条件为：（D ） （A）形核率（B）系统自由能增加 （C）能量守衡（D）过冷度 4?在TiO2中，当一部分Ti4+还原成Ti3+，为了平衡电荷就出现（A） （A）氧离子空位（B）钛离子空位（C）阳离子空位 5?在三元系浓度三角形中，凡成分位于（ A ）上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两 组元含量相等。 （A）通过三角形顶角的中垂线 （B）通过三角形顶角的任一直线 （C）通过三角形顶角与对边成45°的直线 6?有效分配系数k e表示液相的混合程度，其值范围是（B ） （A）1vk e

《材料科学基础》经典习题及答案全解

材料科学与基础习题集和答案 第七章回复再结晶，还有相图的内容。 第一章 1.作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。 2.在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001 等。 3.写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。 4.镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。试求镁单位晶胞的体积。已知Mg 的密度3 Mg/m 74.1=m g ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。 5.当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问： 1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？ 6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？ 7.镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。试确定在镍的 （100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。 8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。试问： 1) 13 m 中有多少个硅原子（与氧原子）？ 2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？ 9.在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移 动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/ 原子）。 10.若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J ）。

《材料物理》 课程教学大纲

《材料物理》课程教学大纲 一、课程名称（中英文） 中文名称：材料物理 英文名称：Physics of Materials 二、课程代码及性质 课程代码:0801142 课程性质:专业基础课、专业必修课 三、学时与学分 总学时：40（理论学时：40学时；实践学时：0学时） 学分：2.5 四、先修课程 大学物理、材料科学基础 五、授课对象 本课程面向材料科学与工程专业、功能材料专业学生开设。 六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用） 本课程的教学目的: 1、掌握材料物理（能带论、晶格振动、材料磁性）的基本理论,具备解决和分析问题的能力； 2、掌握功能材料的物理（电学、热学、磁学、光学）现象与本质规律，培养学生开发新型功能材料的能力； 3、了解功能材料的发展趋势和动态,培养学生学习新知识的能力。

七、教学重点与难点： 教学重点： 影响材料物理性质的基本理论。晶体结合、能带论、晶格振动与热学性质、

材料的磁性 教学难点： 能带论、材料的磁性、材料的介电性、超导电性 八、教学方法与手段： 教学方法： (1)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成; (2)从材料的物理性质及物理现象为引导、探讨产生光、电、磁的材料物理本质，掌握重要的理论。。 教学手段： (1)运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观; (2)强调研究思路的创新过程，注重理论与实践相结合。每一个基本理论学习介绍后再增加介绍其带来新功能材料与器件的研究突破，引导学生的学习兴趣。 九、教学内容与学时安排 （1）总体安排 教学内容与学时的总体安排，如表2所示。 （2）具体内容 各章节的具体内容如下： 绪论（2h） 第一章晶体结构（4h） 1.1 晶格的周期性 1.2晶格的对称性 1.3 倒格子 1.4 准晶 第二章晶体结合 (4h) 2.1晶体结合的普遍描述 2.2 晶体结合的基本类型及特性

材料科学基础作业

Fundamentals of Materials Science 1. Determine the Miller indices for the planes shown in the following unit cell: A:(2 1 -1) B:(0 2 -1) 2. Show that the atomic packing factor for HCP is 0.74. Solution: This problem calls for a demonstration that the APF for HCP is 0.74. Again, the APF is just the total sphere-unit cell volume ratio. For HCP, there are the equivalent of six spheres per unit cell, and thus Now, the unit cell volume is just the product of the base area times the cell height, c. This base area is just three times the area of the parallelepiped ACDE shown below.

The area of ACDE is just the length of CD times the height BC. But CD is just a or 2R, and 3. For both FCC and BCC crystal structures, the Burgers vector b may be expressed as

材料科学基础试题

第一章原子排列 本章需掌握的内容： 材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性； 晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用 空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。 晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点； 晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。 典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp； 晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角 晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。 了解其它金属的晶体结构：亚金属的晶体结构，镧系金属的晶体结构，同素异构性 了解其它类型的晶体结构：离子键晶体结构：MgO陶瓷及NaCl，共价键晶体结构：SiC陶瓷，As、Sb 非晶态结构：非晶体与晶体的区别，非晶态结构 分子相结构 1. 填空 1. fcc结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______致密度为___________配位数是________________晶胞中原子数为___________，把原子视为刚性球时，原子的半径是____________；bcc结构的密排方向是_______，密排面是_____________致密度为___________配位数是________________ 晶胞中原子数为___________，原子的半径是____________；hcp结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______，致密度为___________配位数是________________，晶胞中原子数为 ___________，原子的半径是____________。 2. bcc点阵晶面指数h+k+l=奇数时，其晶面间距公式是________________。 3. Al的点阵常数为0.4049nm，其结构原子体积是________________。 4. 在体心立方晶胞中，体心原子的坐标是_________________。 5. 在fcc晶胞中，八面体间隙中心的坐标是____________。 6. 空间点阵只可能有___________种，铝晶体属于_____________点阵。Al的晶体结构是__________________， -Fe的晶体结构是____________。Cu的晶体结构是_______________， 7点阵常数是指__________________________________________。 8图1是fcc结构的(-1,1,0 )面，其中AB和AC的晶向指数是__________，CD的晶向指数分别 是___________，AC所在晶面指数是--------------------。

教学大纲-安徽大学

《大学物理A》教学大纲 一、课程基本情况 课程中文名称：大学物理A 课程英文名称：College Physics A 课程代码：GG32001、GG32002 学分/学时：8/136 开课学期：第二、三学期 课程类別：公共基础课 适用专业：电子信息工程 先修课程：高等数学 后修课程： 开课单位：物理与材料科学学院 二、课程教学大纲 （一）课程性质与教学目标 1. 课程性质：《大学物理A》课程是电子信息工程专业的公共基础课程，它所涉及的内容是电子信息工程专业本科生知识结构的必要组成部分。 2. 教学目标：通过《大学物理A》课程的学习，使学生熟悉自然界物质的结构、性质、相互作用及其运动的基本规律，为后继专业基础课与专业课程的学习及进一步获取有关知识奠定必要的物理基础。通过本课程的学习，使学生逐步掌握物理学研究问题的思路和方法，养成辩证唯物主义的世界观和方法论，在获取知识的同时，学生建立物理模型的能力、定性分析、估算与定量计算的能力，独立获取知识的能力，理论联系实际的能力获得同步提高与发展，提升其科学技术的整体素养。 3. 本课程知识与能力符合下列毕业要求指标点： 1．能够运用数学与自然科学基础知识，理解电子信息工程工作过程中涉及的相关科学原理。 2．能够将数学与自然科学的基本概念运用到复杂工程问题的适当表述之中。（二）教学内容及基本要求： 绪论（2学时） （1）教学内容：物理学与我们周围的世界、物理学研究对象、物理学与哲学、自然科学和 工程技术的关系、物理学的发展、学习物理学方法及对学生要求。 （2）基本要求：让学生明确学习物理学目的、方法、激发学习物理学兴趣。

（3）教学重点难点：物理学的地位和作用及发展。 第一章质点运动学（4学时） §1-1 质点运动的描述 §1-2 圆周运动 §1-3 相对运动 （1）教学重点：位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度、切向加速度和法向加速度的概念和相互关联，伽利略坐标、速度变换。 （2）教学难点：各物理量的微积分运算、伽利略坐标、速度变换。 第二章牛顿运动定律（3学时） §2-1 牛顿运动定律 §2-2 物理量的单位和量纲 §2-3 牛顿定律的应用举例 （1）教学重点：牛顿运动定律及其应用；几种常见力的基本作用规律。 （2）教学难点：用微积分方法求解一维变力作用下简单的质点动力学问题；牛顿定律在日常生活中的应用。 第三章功能原理和机械能守恒定律（4学时） §3-1 变力的功动能定理 §3-2 保守力与非保守力势能 §3-3 功能原理及机械能守恒定律 （1）教学重点：变力的功，质点的动能定理；保守力，势能，功能原理及其应用。 （2）教学难点：功能原理及其在工程技术中的应用。 第四章动量定理与动量守恒定律（4学时） §4-1 质点和质点系的动量定理 §4-2 动量守恒定律 §4-3 质心质心运动定理 （1）教学重点：质点和质点系的动量定理；动量守恒定律及其应用。 （2）教学难点：动量守恒定律及其在工程技术中的应用。 第五章角动量守恒与刚体的定轴转动（7学时） §5-1 角动量与角动量守恒定律 §5-2 刚体的定轴转动 §5-3 刚体定轴转动中的功能关系 （1）教学重点：刚体定轴转动定律，定轴转动的角动量守恒定律；转动惯量的概念；变力矩作用下的定轴转动问题；定轴转动角动量守恒的判别。 （2）教学难点：转动惯量的概念；变力矩作用下的定轴转动问题；定轴转动角动量守恒的判别；刚体的转动在工程技术中的应用。 第七章狭义相对论力学基础（10学时） §7-2 狭义相对论的两个基本假设 §7-3 洛仑兹坐标变换和速度变换

材料科学基础习题

查看文本 习题 一、名词解释 金属键; 结构起伏; 固溶体; 枝晶偏析; 奥氏体; 加工硬化; 离异共晶; 成分过冷; 热加工; 反应扩散 二、画图 1在简单立方晶胞中绘出（）、（210）晶面及[、[210]晶向。 2结合Fe-Fe3C相图，分别画出纯铁经930℃和800℃渗碳后，试棒的成分－距离曲线示意图。 3如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。试画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。 4画出简单立方晶体中（100）面上柏氏矢量为［010］的刃型位错与（001）面上柏氏矢量为［010］的刃型位错交割前后的示意图。 5画图说明成分过冷的形成。 三、Fe-Fe3C相图分析 1用组织组成物填写相图。 2指出在ECF和PSK水平线上发生何种反应并写出反应式。 3计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最大含量。 四、简答题 1已知某铁碳合金，其组成相为铁素体和渗碳体，铁素体占82%，试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。 2什么是单滑移、多滑移、交滑移？三者的滑移线各有什么特征，如何解释？。 3设原子为刚球，在原子直径不变的情况下，试计算g-Fe转变为a-Fe时的体积膨胀率;如果测得910℃时g-Fe和a-Fe的点阵常数分别为0.3633nm和0.2892nm,试计算g-Fe转变为a-Fe的真实膨胀率。 4间隙固溶体与间隙化合物有何异同？ 5可否说扩散定律实际上只有一个？为什么？ 五、论述题 τC 结合右图所示的τC（晶体强度）—ρ位错密度 关系曲线，分析强化金属材料的方法及其机制。 晶须 冷塑变 六、拓展题 1 画出一个刃型位错环及其与柏士矢量的关系。 2用金相方法如何鉴别滑移和孪生变形？ 3 固态相变为何易于在晶体缺陷处形核？ 4 画出面心立方晶体中(225)晶面上的原子排列图。 综合题一：材料的结构 1 谈谈你对材料学科和材料科学的认识。 2 金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？ 3 说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。 4 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？ 5 画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？ 6 碳原子易进入a-铁，还是b-铁，如何解释？ 7 研究晶体缺陷有何意义？ 8 点缺陷主要有几种？为何说点缺陷是热力学平衡的缺陷？

材料科学基础试卷(带答案)

材料科学基础试卷(一) 一、概念辨析题（说明下列各组概念的异同。任选六题，每小题3分，共18分） 1 晶体结构与空间点阵 2 热加工与冷加工 3 上坡扩散与下坡扩散 4 间隙固溶体与间隙化合物 5 相与组织 6 交滑移与多滑移 7 金属键与共价键 8 全位错与不全位错 9 共晶转变与共析转变 二、画图题（任选两题。每题6分，共12分） 1 在一个简单立方晶胞内画出［010］、［120］、［210］晶向和（110）、（112）晶面。 2 画出成分过冷形成原理示意图（至少画出三个图）。 3 综合画出冷变形金属在加热时的组织变化示意图和晶粒大小、内应力、强度和塑性变化趋势图。 4 以“固溶体中溶质原子的作用”为主线，用框图法建立与其相关的各章内容之间的联系。 三、简答题（任选6题，回答要点。每题5分，共 30 分） 1 在点阵中选取晶胞的原则有哪些？ 2 简述柏氏矢量的物理意义与应用。 3 二元相图中有哪些几何规律？ 4 如何根据三元相图中的垂直截面图和液相单变量线判断四相反应类型？ 5 材料结晶的必要条件有哪些？

6 细化材料铸态晶粒的措施有哪些？ 7 简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。 8 晶体中的滑移系与其塑性有何关系？ 9 马氏体高强度高硬度的主要原因是什么？ 10 哪一种晶体缺陷是热力学平衡的缺陷，为什么？ 四、分析题（任选1题。10分） 1 计算含碳量0.04的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中的珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对含量。 2 由扩散第二定律推导出第一定律，并说明它们各自的适用条件。 3 试分析液固转变、固态相变、扩散、回复、再结晶、晶粒长大的驱动力及可能对应的工艺条件。 五、某面心立方晶体的可动滑移系为(111) [110].（15分） (1) 指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量. (2) 如果滑移由纯刃型位错引起,试指出位错线的方向. (3) 如果滑移由纯螺型位错引起,试指出位错线的方向. (4) 在(2),(3)两种情况下,位错线的滑移方向如何? (5) 如果在该滑移系上作用一大小为0.7的切应力，试确定单位刃型位错和螺型位错 线受力的大小和方向。（点阵常数0.2)。 六、论述题（任选1题，15分） 1 试论材料强化的主要方法、原理及工艺实现途径。 2 试论固态相变的主要特点。 3 试论塑性变形对材料组织和性能的影响。

材料科学基础考研经典题目doc资料

材料科学基础考研经 典题目

16.简述金属固态扩散的条件。 答：⑴扩散要有驱动力——热力学条件，化学势梯度、温度、应力、电场等。 ⑵扩散原子与基体有固溶性——前提条件；⑶足够高温度——动力学条件；⑷足够长的时间——宏观迁移的动力学条件 17. 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？ 答：成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的凝固点，此时过冷由成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷称为成分过冷。成分过冷区的形成在液固界面前沿产生了类似负温度梯度的区域，使液固界面变得不稳定。当成分过冷区较窄时，液固界面的不稳定程度较小，界面上偶然突出部分只能稍微超前生长，使固溶体的生长形态为不规则胞状、伸长胞状或规则胞状；当成分过冷区较宽时，液固界面的不稳定程度较大，界面上偶然突出部分较快超前生长，使固溶体的生长形态为胞状树枝或树枝状。所以成分过冷是造成固溶体合金在非平衡凝固时按胞状或树枝状生长的主要原因。 18.为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可能是无限固溶体？ 答：这是因为当溶质原子溶入溶剂后，会使溶剂产生点阵畸变，引起点阵畸变能增加，体系能量升高。间隙固溶体中，溶质原子位于点阵的间隙中，产生的点阵畸变大，体系能量升高得多；随着溶质溶入量的增加，体系能量升高到一定程度后，溶剂点阵就会变得不稳定，于是溶质原子便不能再继续溶解，所以间隙固溶体只能是有限固溶体。而置换固溶体中，溶质原子位于溶剂点阵的阵点上，产生的点阵畸变较小；溶质和溶剂原子尺寸差别越小，点阵畸变越小，固溶度就越大；如果溶质与溶剂原子尺寸接近，同时晶体结构相同，电子浓度和电负性都有利的情况下，就有可能形成无限固溶体。 19.在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何？同样 条件下，单相固溶体合金凝固的形貌又如何？分析原因

机械创新设计教学大纲培训课件

《机械创新设计》教学大纲 一、基本信息 1．课程编号：193Z703 2．课程体系/类别：专业类/专业实践课 3．课程性质：必修 4．学时/学分：1W/1学分 5．先修课程：高等数学、大学物理、画法几何、机械原理 6．适用专业：机械电子工程专业 二、课程目标及学生应达到的能力 机械创新设计是机械电子工程专业人才培养中一个重要的实践教学环节。机械创新设计的主要目的是培养学生独立确定系统运动方案设计与选型的能力，提高创造力、想象力和解决实际问题的能力；利用慧鱼创意组合模型搭建机电一体化产品模型，探索产品各功能的实现方法，真正做到充分理解，活学活用，举一反三；通过该课程实习，使学生培养创新精神、提高实践动手能力、自主学习的能力，真正做到勤于动手、勤于观察，善于阅读、善于思考，独立钻研、精诚协作。 课程目标及能力要求具体如下： 课程目标1. 通过机电一体化产品的系统运动方案的构思，培养学生独立确定系统运动方案设计与选型的能力，提高创造力、想象力和解决实际问题的能力； 课程目标2.利用慧鱼创意组合模型搭建机电一体化产品模型，探索产品各功能的实现方法，真正做到充分理解，活学活用，举一反三； 课程目标3. 能够针对自己的创新设计目标，清晰的讲述创新设计思路、依据和设计结果等，较好的完成答辩；同时培养自主学习的能力—勤于动手、勤于观察，善于阅读、善于思考，独立钻研、精诚协作。

三、课程教学内容与学时分配 表所示为《机械创新设计》课程在培养学生解决复杂工程问题能力方面的教学设计。 表《机械创新设计》课程的教学设计

四、课程的考核环节及课程目标达成度自评方式 （一）课程的考核环节 1.学生的课程设计成绩由平时成绩（含设计表现、到课率等）和业务考核成绩（实习报告的完成及质量情况，答辩情况）组成，均按百分制记分，其中平时成绩占总成绩的30%，业务考核成绩占70%。 2.指导教师按照课程设计的评分标准，对指导的学生进行业务考核，并填写、上报成绩单。 3.课程设计按优秀（90～100分）、良好（80～89分）、中等（70～79分）、及格（60～69分）和不及格（60分以下）五个等级评定总成绩。 各考核环节所占分值比例也可根据教学安排进行调整，建议值及考核细则如下。 （二）课程目标达成度评价方式 课程目标达成度评价包括课程分目标达成度评价和课程总目标达成度评价，具体计算方法如下： 总分 目标相关考核环节目标总评成绩中支撑该课程得分 目标相关考核环节平均总评成绩中支撑该课程课程分目标达成度= 分） (该课程总评成绩总分均值 该课程学生总评成绩平课程总目标达成度100= 课程目标评价内容及符号意义说明如下表，字母A 、B 、C 分别表示学生考勤、课堂表现、业务考核的实际平均得分，其中，C = C 1+C 2；C 1为设计说明书、图纸等资料的分数，C 2为答辩得分。

材料科学基础习题与答案

第二章思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因 2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。 3. 何谓理想晶体何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性何谓空间点阵、晶体结构及晶胞晶胞有哪些重要的特征参数 4. 比较三种典型晶体结构的特征。（Al、α-Fe、Mg三种材料属何种晶体结构描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。）何谓配位数何谓致密度金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。何谓间隙固溶体它与间隙相、间隙化合物之间有何区别（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么 6. 已知Cu的原子直径为A，求Cu的晶格常数，并计算1mm3Cu的原子数。 7. 已知Al相对原子质量Ar（Al）=，原子半径γ=，求Al晶体的密度。 8 bcc铁的单位晶胞体积，在912℃时是；fcc铁在相同温度时其单位晶胞体积是。当铁由bcc转变为fcc时，其密度改变的百分比为多少 9. 何谓金属化合物常见金属化合物有几类影响它们形成和结构的主要因素是什么其性能如何

10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。 11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。 12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。 13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。 14. 在立方晶系中的一个晶胞内画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 15 在六方晶系晶胞中画出[1120]，[1101]晶向和（1012）晶面，并确定（1012）晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 16.在立方晶系的一个晶胞内同时画出位于（101），（011）和（112）晶面上的[111]晶向。 17. 在1000℃，有W C为%的碳溶于fcc铁的固溶体，求100个单位晶胞中有多少个碳原子（已知：Ar(Fe)=，Ar(C)=） 18. r-Fe在略高于912℃时点阵常数a=，α-Fe在略低于912℃时a=，求：（1）上述温度时γ-Fe和α-Fe的原子半径R；（2）γ-Fe→α-Fe转变时的体积变化率；（3）设γ-Fe→α-Fe转变时原子半径不发生变化，求此转变时的体积变

材料科学基础期末考试

期末总复习 一、名词解释 空间点阵：表示晶体中原子规则排列的抽象质点。 配位数：直接与中心原子连接的配体的原子数目或基团数目。 对称：物体经过一系列操作后，空间性质复原；这种操作称为对称操作。 超结构：长程有序固溶体的通称 固溶体：一种元素进入到另一种元素的晶格结构形成的结晶，其结构一般保持和母相一致。 致密度：晶体结构中原子的体积与晶胞体积的比值。 正吸附：材料表面原子处于结合键不饱和状态，以吸附介质中原子或晶体内部溶质原子达到平衡状态，当溶质原子或杂质原子在表面浓度大于在其在晶体内部的浓度时称为正吸附； 晶界能：晶界上原子从晶格中正常结点位置脱离出来，引起晶界附近区域内晶格发生畸变，与晶内相比，界面的单位面积自由能升高，升高部分的能量为晶界能； 小角度晶界：多晶体材料中，每个晶粒之间的位向不同，晶粒与晶粒之间存在界面，若相邻晶粒之间的位向差在10°～2°之间，称为小角度晶界； 晶界偏聚：溶质原子或杂质原子在晶界或相界上的富集，也称内吸附，有因为尺寸因素造成的平衡偏聚和空位造成的非平衡偏聚。 肖脱基空位：脱位原子进入其他空位或者迁移至晶界或表面而形成的空位。 弗兰克耳空位：晶体中原子进入空隙形而形成的一对由空位和间隙原子组成的缺陷。 刃型位错：柏氏矢量与位错线垂直的位错。 螺型位错：柏氏矢量与位错线平行的位错。 柏氏矢量：用来表征晶体中位错区中原子的畸变程度和畸变方向的物理量。 单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错 派—纳力：位错滑动时需要克服的周围原子的阻力。 过冷：凝固过程开始结晶温度低于理论结晶温度的现象。 过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。 均匀形核：在过冷的液态金属中，依靠金属本身的能量起伏获得成核驱动力的形核过程。 过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。 形核功：形成临界晶核时，由外界提供的用于补偿表面自由能和体积自由能差值的能量。 马氏体转变：是一种无扩散型相变，通过切变方式由一种晶体结构转变另一种结构，转变过程中，表面有浮凸，新旧相之间保持严格的位向关系。或者：由奥氏体向马氏体转变的

自然科学基础大纲汇总

《自然科学基础》课程教学大纲 课程编号：311ZB003 课程名称：《自然科学基础》 natural science base 课程类别：专业必修课 授课学时：64 学分： 4 课程性质：本课程是小学教育专业的一门必修的综合基础课。本课程将物理学、化学、生物学及地学、天文学的基础知识及其应用加以综合，理论联系实际，体现应用性和针对性。 课程目标： 知识： 使学生掌握以下知识： ?从现代综合性的视野了解世界的物质性； ?宇宙世界的形成和演化；太阳系结构、起源、特征、演化 ?地球环境及演化、自然地理分异、环境科学与生态学 ?物质构造之迷、运动和力、分子运动和热、电磁与光 ?化学反应的实质及类型、无机界与无机化学、有机物与有机化学 ?生命的起源、基本特征与结构生物的进化、生物的多样性、生物与环境、生物工程技术 能力与技能： 通过学习，使学员获得一些自然科学的基础知识、基本原理与实际应用，了解一些自然科学的研究方法及理解自然科学的基本思想方法。，拓宽学生知识面，形成的综合性的知识结构，提高分析问题和解决问题的能力。 态度与情感： 激发学生学习科学的兴趣，获得研究和探究相关学科的乐趣。用科学的方法及科学的态度关心环境、能源、卫生、健康等与现代社会有关的化学问题。善于用辩证唯物主义思想解决实际的问题，培养科学精神与科学态度，提高科学素养。 先修后续课程：先修中学化学、中学物理、中学生物及中学地理等课程 课程内容： 第一章绪论 【目的要求】

1.了解自然科学的对象、性质和作用。了解自然科学的历史演进。 2.理解自然科学的体系结构。 【重点与难点】 自然科学的体系结构。 【主要内容】 1.1 自然科学的对象、性质和作用 1.2 自然科学的体系结构 1.3 自然科学的历史演进 第二章宇宙世界 【目的要求】 1.了解宇宙的形成和演化及太阳系的组成。 2.理解宇宙的形成和演化的基本理论、太阳系的形成和演化演说。 3.掌握宇宙大爆炸理论及太阳的圈层构造及各圈层的特征。 【重点与难点】 1.宇宙的形成和演化的基本理论、太阳系的形成和演化演说。 2.宇宙大爆炸理论及太阳的圈层构造及各圈层的特征。 【主要内容】 2.1宇宙的形成和演化：大爆炸宇宙论、天体系统及其演化、银河系。 2.2太阳和太阳系：太阳系的结构与起源、太阳的特征与演化、太阳系的行星和卫星。 第三章地球环境系统 【目的要求】 1.了解地球的圈层结构。环境科学的产生与研究内容；生态学的产生与研究内容。 2.理解地球各圈层的成分和特点以及各圈层之间的联系，地球系统及其演变，自然资源的开发利用，环境问题的产生与解决。 3. 掌握大地构造理论；人类与自然地理环境的相互作用， 【重点与难点】 1.地球各圈层的成分和特点以及各圈层之间的联系，地球系统及其演变，自然资源的开发利用，环境问题的产生与解决。 2.大地构造理论；人类与自然地理环境的相互作用， 【主要内容】 3.1 地球环境：地球的圈层构造、大地构造理论、地表形态及其演化、地球大气、地球上的

材料科学基础试题库

一、单项选择题(请在每小题的4个备选答案中，选出一个最佳答案， 共10小题；每小题2分，共20分) 1、材料按照使用性能，可分为结构材料和 。 A. 高分子材料； B. 功能材料； C. 金属材料； D. 复合材料。 2、在下列结合键中，不属于一次键的是： A. 离子键； B. 金属键； C. 氢键； D. 共价键。 3、材料的许多性能均与结合键有关，如大多数金属均具有较高的密度是由于： A. 金属元素具有较高的相对原子质量； B. 金属键具有方向性； C. 金属键没有方向性； D.A 和C 。 3、下述晶面指数中，不属于同一晶面族的是： A. (110)； B. (101)； C. (011- ）；D. (100)。 4、 面心立方晶体中，一个晶胞中的原子数目为： A. 2； B. 4； C. 6； D. 14。 5、 体心立方结构晶体的配位数是： A. 8； B.12； C. 4； D. 16。 6、面心立方结构晶体的原子密排面是： A. {111}； B. {110}； C. (100)； D. [111]。 7、立方晶体中（110）和（211）面同属于 晶带 A. [110]； B. [100]； C. [211]； D. [--111]。 6、体心立方结构中原子的最密排晶向族是： A. <100>； B. [111]； C. <111>； D. (111)。 6、如果某一晶体中若干晶面属于某一晶带，则： A. 这些晶面必定是同族晶面； B. 这些晶面必定相互平行； C. 这些晶面上原子排列相同； D. 这些晶面之间的交线相互平行。 7、金属的典型晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方三种，它们的晶胞中原子数分别为：A. 4, 2, 6; B. 6, 2, 4; C. 4, 4, 6; D. 2, 4, 6 7、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为： A. 肖脱基缺陷； B. 弗兰克缺陷； C. 线缺陷； D. 面缺陷 7、两平行螺旋位错，当柏氏矢量同向时，其相互作用力：

材料科学基础考研经典题目教学内容

16.简述金属固态扩散的条件。 答：⑴扩散要有驱动力——热力学条件，化学势梯度、温度、应力、电场等。 ⑵扩散原子与基体有固溶性——前提条件；⑶足够高温度——动力学条件；⑷足够长的时间——宏观迁移的动力学条件 17. 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？ 答：成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的凝固点，此时过冷由成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷称为成分过冷。成分过冷区的形成在液固界面前沿产生了类似负温度梯度的区域，使液固界面变得不稳定。当成分过冷区较窄时，液固界面的不稳定程度较小，界面上偶然突出部分只能稍微超前生长，使固溶体的生长形态为不规则胞状、伸长胞状或规则胞状；当成分过冷区较宽时，液固界面的不稳定程度较大，界面上偶然突出部分较快超前生长，使固溶体的生长形态为胞状树枝或树枝状。所以成分过冷是造成固溶体合金在非平衡凝固时按胞状或树枝状生长的主要原因。 18. 为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可能是无限固溶体？ 答：这是因为当溶质原子溶入溶剂后，会使溶剂产生点阵畸变，引起点阵畸变能增加，体系能量升高。间隙固溶体中，溶质原子位于点阵的间隙中，产生的点阵畸变大，体系能量升高得多；随着溶质溶入量的增加，体系能量升高到一定程度后，溶剂点阵就会变得不稳定，于是溶质原子便不能再继续溶解，所以间隙固溶体只能是有限固溶体。而置换固溶体中，溶质原子位于溶剂点阵的阵点上，产生的点阵畸变较小；溶质和溶剂原子尺寸差别越小，点阵畸变越小，固溶度就越大；如果溶质与溶剂原子尺寸接近，同时晶体结构相同，电子浓度和电负性都有利的情况下，就有可能形成无限固溶体。 19. 在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何？同样条件下，单相 固溶体合金凝固的形貌又如何？分析原因 答：正的温度梯度指的是随着离开液—固界面的距离Z 的增大，液相温度T 随之升高的情况，即0>dZ dT 。在这种条件下，纯金属晶体的生长以接近平面状向前推移，这是由于温度梯度是正的，当界面上偶尔有凸起部分而伸入温度较高的液体中时，它的生长速度就会减慢甚至停止，周围部分的过冷度较凸起部分大，从而赶上来，使凸起部分消失，这种过程使液—固界面保持稳定的平面形状。固溶体合金凝固时会产生成分过冷，在液体处于正的温度梯度下，相界面前沿的成分过冷区呈现月牙形，其大小与很多因素有关。此时，成分过冷区的特性与纯金属在负的温度梯度下的热过冷非常相似。可以按液固相界面前沿过冷区的大小分三种情况讨论：⑴当无成分过冷区或成分过冷区较小时，界面不可能出现较大的凸起，此时平界面是稳定的，合金以平面状生长，形成平面晶。⑵当成分过冷区稍大时，这时界面上凸起的尖部将获得一定的过冷度，从而促进了凸起进一步向液体深处生长，考虑到界面的力学平衡关系，平界面变得不稳定，合金以胞状生长，形成胞状晶或胞状组织。⑶当成分过冷区较大时，平界面变得更加不稳定，界面上的凸起将以较快速度向液体深处生长，形成一次轴，同时在一次轴的侧向形成二次轴，以此类推，因此合金以树枝状生长，最终形成树枝晶。 20. 纯金属晶体中主要的点缺陷类型是什么？试述它们可能产生的途径？ 答：纯金属晶体中，点缺陷的主要类型是空位、间隙原子、空位对及空位与间隙原子对等。产生的途径：⑴依靠热振动使原子脱离正常点阵位置而产生。空位、间隙原子或空位与间隙原子对都可由热激活而形成。这种缺陷受热的控制，它的浓度依赖于温度，随温度升高，其平衡态的浓度亦增高。⑵冷加工时由于位错间有交互作用。在适当条件下，位错交互作用的结果能产生点缺陷，如带割阶的位错运动会放出空位。⑶辐照。高能粒子（中子、α粒子、高速电子）轰击金属晶体时，点阵中的原子由于粒子轰击而离开原来位置，产生空位或间隙原子。 21. 简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并如何区分冷热加工？动态再结晶与静态再结晶后的组 织结构的主要区别是什么？ 答：一次再结晶的驱动力是基体的弹性畸变能，而二次再结晶的驱动力是来自界面能的降低。再结晶温

外科学教学大纲完整版

外科学教学大纲 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

《外科学》课程教学大纲课程名称：外科学课程编号: 英文名称：Surgery 课程性质:必修课 总学时：128讲课学时：96实践学时：32 学分：8 适用对象:临床医学专业 先修课程：《外科学总论》、《系统解剖学》、《内科学》、《病理学》、《生理学》等 一、课程性质、目的和任务 外科疾病包括损伤、感染、肿瘤、畸形和其他疾病，一般以手术为主要治疗手段，但外科决不等于手术。外科学研究外科疾病的诊断、治疗、预防和技能，同时也研究疾病的发生和发展规律，涉及实验外科及自然科学基础。 外科学教学贯彻理论与实践相结合的原则，目的在于使学生获得较全面的外科基础理论和基本知识，得到较严格的基本技能训练。 二、课程教学和教改基本要求 该课程的教学要充分利用多媒体等现代教育技术手段。在具体的教学中，我们根据教学内容和学生特点，采用多种教学方法，如讲授与自学相结合、灌输与启发相结合、讲解与提问相结合、讨论和发言相结合，阐述了外科疾病的发生、发展、诊断和治疗。 三、课程各章重点与难点、教学要求与教学内容 第十九章颅内压增高和脑疝 【目的和要求】 1、掌握颅内压增高的临床表现。 2、熟悉颅内压增高的病理生理变化和处理原则。 3、熟悉脑疝的临床表现。 4、了解颅内压增高的病因。 【教学内容】 1、颅内压增高的概念、颅内压的调节与代谢、颅内压增高的原因。 2、颅内压增高的后果。 3、颅内压增高的诊断及治疗原则。 4、脑疝的诊断及治疗原则。 第二十章颅脑损伤 【目的和要求】 1、掌握脑震荡、脑挫裂伤的临床表现、诊断和处理原则。

(完整版)材料科学基础练习题

练习题 第三章晶体结构，习题与解答 3-1 名词解释 （a）萤石型和反萤石型 （b）类质同晶和同质多晶 （c）二八面体型与三八面体型 （d）同晶取代与阳离子交换 （e）尖晶石与反尖晶石 答：（a）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。 反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。 （b）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 （c）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 （d）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。 （e）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四 面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空 隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。 3-2 （a）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，画出适合氧离子位置 的间隙类型及位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干？四 面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？ （b）在氧离子面心立方密堆积结构中，对于获得稳定结构各需何 种价离子，其中： （1）所有八面体间隙位置均填满； （2）所有四面体间隙位置均填满； （3）填满一半八面体间隙位置； （4）填满一半四面体间隙位置。 并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。 解：（a）参见2-5题解答。1:1和2:1 （b）对于氧离子紧密堆积的晶体，获得稳定的结构所需电价离子 及实例如下： （1）填满所有的八面体空隙，2价阳离子，MgO； （2）填满所有的四面体空隙，1价阳离子，Li2O； （3）填满一半的八面体空隙，4价阳离子，TiO2； （4）填满一半的四面体空隙，2价阳离子，ZnO。 3-3 MgO晶体结构，Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体中离子堆积系数（球状离子所占据晶胞的体积分数）；计算MgO的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%？