【课程简介】

一、 基本情况：
中文名称：材料科学基础
英文名称：Fundamentalsof Materials Science
学时数：分为两学期授课，每学期16周，共32周，每周4学时
先修课程：高等数学，物理化学，材料力学
考核方式：平时成绩×50％＋期末考试×50％

二、课程授课思想：
       该课程是材料类专业最主要的技术基础课。以金属材料、陶瓷材料、高分子材料及复合材料为对象，从材料的电子、原子尺度入手，介绍了热力学、动力学理论及纳观、微观尺度组织、细观尺度断裂机制及宏观性能。主要内容包括：材料的原子排列、晶体及非晶体的凝固、塑性变形及强韧化、复合材料及界面、固态相变，并简要介绍材料科学理论新发展及高性能材料研究新成果。主要目的是介绍材料的成分、微观结构、制备工艺及性能之间的关系，为材料性能测试和材料加工奠定基础。

三、课程地位
       对高等学校材料类专业的学生来说，“材料科学基础”MOOC课程是一门十分重要的技术基础课程。它是学生在学完基础课程（包括高等数学、大学物理、普通化学、物理化学、理论力学、材料力学等）后，进入专业课程（如材料的力学性能、材料的物理性能、钢的热处理原理及工艺、锻造原理及工艺加工、铸造原理及工艺、焊接原理及工艺等）学习前必须学习的一门课程。因为基础课与工程实际有较大的距离，而专业课程则紧密结合工程实际。这两者之间在思维方式上有较大的差别，因此需要有一个过渡，同时也需要在知识上作进一步的准备。学生通过“材料科学基础”课程，除了学习材料基础的、共性的具体知识外，更重要的是学会如何分析、解决工程实际问题，建立基本的工程思维方式，这对于培养一个合格的工程师或研究人员是非常重要的。

      材料科学基础课程是陕西省名牌专业“材料科学与工程”和“材料成型及控制工程”，以及新专业“复合材料与工程”的公共基础课。同时也是国家重点学科“材料学”、“材料加工工程”学生最主要的基础课。

四、教学内容设计思路
       本课程内容是依据以下原则进行设计的：
       1.在课程内容的选择和各部分比重的确定方面，强调基本理论、基本概念和基本技能的教授，注重基本工程思维方式的培养；
       2.  以教学基本要求为出发点，在教学过程的各环节上充分将教师在教学改革和科研工作中的成果、对学科发展的了解和认识，将高性能材料研究方面的成果通过适当的形式融合到授课内容中去以增大教学内容的信息量，增强教学内容的新颖性和时代性，并提高教学效果。处理好基础性和先进性、经典与现代的关系。

五、教学内容及安排
       教学内容将金属材料、陶瓷材料和复合材料的基础理论融会贯通，强调基本理论、基本概念以及基本技能，适当掌握深度和广度。

      本课程分两学期授课。第一学期主要讲授材料的结构、固体材料中原子的运动、材料的变形及强韧化机理。第二学期讲授纯金属、二元合金和三元合金凝固理论以及固态相变理论。

【证书要求】

  完成全部基本教学单元，并参与学习讨论，最后通过考试者可获得证书。

【播放地址】http://www.topu.com/mooc/4139
【课程大纲】

第一章 原子结构及键合
1) 原子结构及其周期
2) 键合类型及特点
3) 键合的多重性
     第二章 晶体材料中的原子排列

      1) 晶体学的基本概念及点阵类型

      2) 晶向指数和晶面指数及其表示方法

      3) 金属的晶体结构特点

      4) 陶瓷的晶体结构



     第三章 晶体缺陷

      1) 缺陷的种类

      2) 点缺陷的种类及其对晶体性能的影响

      3) 位错的种类及其特性

      4) 面缺陷的种类



    第四章 固体中的相结构

      1) 固溶体的分类、结构特点及性能

      2) 金属间化合物相的分类、特点及性能

      3) 玻璃相及其形成



    第五章 固体材料中的扩散

      1) 扩散定律及其应用

      2) 扩散的微观机理

      3) 扩散的热力学理论

      4) 反应扩散

      5) 一些影响扩散的重要因素



   第六章 塑性变形

      1) 金属的应力—应变曲线

      2) 单晶体的塑性变形

      3) 多晶体的塑性变形

      4) 合金的塑性变形

      5) 冷变形金属的组织与性能



  第七章 回复与再结晶

      1) 冷变形金属在加热时组织和力学性能的变化

      2) 回复

      3) 再结晶

      4) 再结晶后的晶粒长大

      5) 金属的热变形



  第八章 凝固与结晶

      1) 结晶的基本规律

      2) 结晶的基本条件

      3) 晶核的形成

      4) 晶体的长大

      5) 结晶理论的应用



  第九章 二元合金相图

      1) 相、相平衡及相图制作

      2) 二元匀晶相图

      3) 二元共晶相图

      4) 二元包晶相图

      5) 其它二元要相图

      6) 二元相图的分析方法

      7) 相图的热力学解释

      铸锭（件）的组织与偏析 


  第十章 三元合金相图

      1) 三元合金相图成分表示法

      2) 三元匀晶相图

      3) 三元共晶相图

      4) 三元相图实例



  第十一章 固态相变

      1) 固态相变类型

      2) 固态相变理论简介

      3) 固态相变主要类型举例


【导师介绍】
      王永欣
      教授，博士生导师。国家精品课程、国家精品资源共享课负责人,西北工业大学最满意教师。主讲本科生、研究生课程共七门。主持省部级教改项目两项。致力于先进金属结构材料的微观组织与性能、固态相变机理的研究。主持国家自然科学基金，大客机材料研究、航空支撑等项目十余项。发表论文90余篇SCI收录70余篇，EI收录50余篇。获省部级科学技术奖励四项，陕西省青年突击手等称号。

文章来源：MOOC http://www.topu.com/