宁夏大学材料科学基础教学大纲

《材料科学基础A》课程教学大纲

课程英文名称：Fundamentals of Materials Science（A） 课程编号： 113990240 课程类别：(学科基础课) 课程性质：(必修课) 学 分： 4

学 时：（其中：讲课学时：64 实验学时：0 上机学时:0 ）

适用专业： 材料科学与工程专业（无机非金属材料和金属材料方向）与功能材料专业

开课部门： 材料科学与工程学院

一、课程教学目的和课程性质

本课程是材料科学与工程专业（无机非金属材料和金属材料方向）与功能材料专业本科学生开设的重要的专业基础必修课程之一。本课程主要从一级学科层次上阐述材料组成－结构－性能－材料用途之间相互关系及其制约规律，具有较强的理论性，又与生产实际有紧密的联系。

通过本课程的学习，学生可以得到应用所学理论分析实际问题的方法和思路的训练，为按预定性能设计材料奠定基础，在一定层次上研制开发新材料及为后续课程的学习打下理论基础。

二、本课程与相关课程的关系

先修课程：无机及分析化学、高等数学、大学物理、物理化学、材料概论、晶体学 后续课程：无机材料非金属(水泥、玻璃、陶瓷)工艺学、电子陶瓷、特种陶瓷工艺学、磁性材料等。

三、课程的主要内容及基本要

《材料科学基础》课程实验教学大纲

课 程 名 称：材料科学基础 英 文 名 称：Basic Knowledge of Materials Science

课 程 编 号：1505111511 实 验 课 性 质：非单独设课 课 程 负 责 人：吕宇鹏 开放实验项目数：2

大 纲 主 撰 人：陈鹭滨 大 纲 审 核 人：姜 江

一、学时、学分

课程总学时：118 实验学时：18学时 课程总学分：6 实验学分： 二、适用专业及年级

金属材料 、材料连接、塑性成型、液态金属，三年级

三、实验教学目的与基本要求

目标：进一步理解和掌握课堂教学内容，加强基本技能的训练，培养学生动

手能力、观察分析问题的能力和严谨的科学态度，缩短理论与实际的距离。

要求：1. 熟悉金相分析方法、学会准

材料科学基础复习大纲

第二章 晶体结构

2.1 结晶学基础

1、概念：晶体 晶胞 晶胞参数 七大晶系 晶面指数 晶面族 晶向指数 晶向族 2、晶面指数和晶向指数的计算 2.2 结合力与结合能

按照结合力性质不同分为物理键和化学键 化学键包括离子键 共价键 金属键 物理键包括范德华键 氢键

晶体中离子键共价键比例估算（公式2.16） 离子晶体晶格能

2.3 堆积（记忆常识）

1、最紧密堆积原理及其使用范围：原理略 适用范围：典型的离子晶体和金属晶体

原因：该原理是建立在质点在电子云分布呈球形对称以及无方向性的基础上的

2、两种最紧密堆积方式：面心立方最紧密堆积ABCABC 密排六方最紧密堆积ABABAB 系统中：每个球周围有6个八面体空隙 8个四面体空隙

N个等径球体做最紧密堆积时系统有2N个四面体空隙N个八面体空隙

八面体空隙体积大于四面体空隙

3、空间利用率：晶胞中原子体积与晶胞体积的比值（要学会计算） 两种最紧密堆积方式的空间利用率为74.05﹪（等径球堆积时） 4、影响晶体结构的因素

内因：质点相对大小（决定性因素） 配位数（概念及计算）

极化（概念，极化对晶体结构产生的影响） 外因（了解）：同质

材料科学基础复习大纲

第二章 晶体结构

2.1 结晶学基础

1、概念：晶体 晶胞 晶胞参数 七大晶系 晶面指数 晶面族 晶向指数 晶向族 2、晶面指数和晶向指数的计算 2.2 结合力与结合能

按照结合力性质不同分为物理键和化学键 化学键包括离子键 共价键 金属键 物理键包括范德华键 氢键

晶体中离子键共价键比例估算（公式2.16） 离子晶体晶格能

2.3 堆积（记忆常识）

1、最紧密堆积原理及其使用范围：原理略 适用范围：典型的离子晶体和金属晶体

原因：该原理是建立在质点在电子云分布呈球形对称以及无方向性的基础上的

2、两种最紧密堆积方式：面心立方最紧密堆积ABCABC 密排六方最紧密堆积ABABAB 系统中：每个球周围有6个八面体空隙 8个四面体空隙

N个等径球体做最紧密堆积时系统有2N个四面体空隙N个八面体空隙

八面体空隙体积大于四面体空隙

3、空间利用率：晶胞中原子体积与晶胞体积的比值（要学会计算） 两种最紧密堆积方式的空间利用率为74.05﹪（等径球堆积时） 4、影响晶体结构的因素

内因：质点相对大小（决定性因素） 配位数（概念及计算）

极化（概念，极化对晶体结构产生的影响） 外因（了解）：同质

大纲解析及重点知识（自编）

【考试大纲解析】

绪论部分 材料科学与工程：1.材料的主要类型及其基本特性。

工程材料主要可以划分为：金属、陶瓷、聚合物、复合材料、半导体。通常所说的三大固体材料是：金属材料（金属中大量的自由电子能在金属两端电势差的作用下定向流动，形成电流，显示金属良好的导电性。温度升高，金属正离子振动振幅增大，电子运动受阻，电阻升高，因此金属具有正的电阻温度系数。金属热量的传递，不仅依靠金属正离子的振动，更由于自由电子的运动，极大地增强了热量传递，所以金属具有良好的导热性。自由电子容易吸收可见光的能量，随后又将吸收的可见光的能量辐射出来，从而使金属不透明具有光泽。金属的两部分作相对位移时，金属正离子仍沉浸在电子云中，保持着金属键结合，因此金属能变形而不断裂，表现出延展性。）、陶瓷材料（也叫无机非金属材料，特性：）、高分子材料（特性：质量轻、比强度高、比模量高、耐腐蚀性能好、绝缘性好。） 第1部分 材料的原子结构与键合

1. 原子结构与原子的电子结构；原子结构、原子排列对材料性能的影响。

决定材料性能的最根本的因素是组成材料的各元素的原子结构，原子间的相互作用、相互结合，原子或分子在空间的排列分布和运动规律，以及原子集合体的形貌

高纲1457

江苏省高等教育自学考试大纲

02218

冲压工艺与模具设计（含实践）

南京工程学院编

江苏省高等教育自学考试委员会办公室

一、课程性质及其设置目的与要求

（一）课程性质和特点

《冲压工艺与模具设计》（含实践）是我省高等教育自学考试数控加工与模具设计专业（本科段）的一门学位课程。该课程的主要任务是使学生了解冲压工艺的基本理论和方法，掌握制订冲压工艺和模具设计的原则和方法，熟悉典型冲压模具的结构，具备对中等复杂程度冲压件进行工艺与模具设计的能力。

（二）本课程的基本要求

本课程主要包括冲裁工艺与模具设计、弯曲工艺与模具设计、拉深工艺与模具设计、其它成型工艺与模具设计及多工位级进模设计等内容。学生学习本门课后应达到下列基本要求：

1．了解冲压的基本理论及基本冲压工序的成形特点，掌握冲压工艺分析和工艺计算方法，具有制定冲压工艺规程的能力。

2．掌握冲压模具的设计原则和方法，具有应用有关设计手册和资料设计典型冲压模具的能力。

3．具有分析和解决冲压生产技术问题的能力和具有从事冲压新工艺新技术及计算机在冲压生产中的应用能力。 （三）本课程与相关课程的联系

本课程是一门实践性强的专业课，在进行本课程教

《材料科学基础》

课程设计报告

设计题目 ： 水泥制品的设计 学生姓名 ： 何祥涛 学 号 ： 1020560126

指导老师姓名： 朱国平 所 属 院(系)： 化学生物与材料科学学院 专 业 班 级 ： 材料化学（1）班 课程设计时间 ： 2013 年 1 月 8日

课程设计的总结报告

一．课程设计的基本任务

结合钙铝硅三元相图，通过查阅资料了解水泥生产工艺，设计并确定原料配

方和烧成冷却温度制度。

二．课程设计的基本要求

1．读懂并分析钙铝硅三元相图，尤其是高钙部分。

2．硅酸盐水泥熟料由C2S、C3S、C3A、C4AF四种矿物组成，根据三角形规则，确定配料点。根据你的配料，写出相关析晶过程。 3．常用的水泥生料的主要成分是CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3，因为Fe2O3含量低，并入Al2O3一起考虑，设计水泥材料生料化学组成。 4．查阅相关资料，画出水泥生产工艺流程图。

5．硅酸盐水泥生产所采用的原料是：石灰石、粘土以及校正原料，在报告中提出配料计算大致过程。

6．根据你设计的配料确定烧成和冷却温度制度，并探讨你的烧成和冷却温度制度对你的产品性能可能产生的

《材料科学基础》教学教案

导论

一、 材料科学的重要地位

生产力发展水平，时代发展的标志

二、 各种材料概况

金属材料 陶瓷材料 高分子材料

电子材料、光电子材料和超导材料

三、材料性能与内部结构的关系

原子结构、结合键、原子的排列方式、显微组织四、材料的制备与加工工艺对性能的影响 五、材料科学的意义

1

第一章 材料结构的基本知识

§1-1 原子结构 一、 原子的电子排列 泡利不相容原理 最低能量原理

二、 元素周期表及性能的周期性变化

§1-2 原子结合键 一、一次键 1． 离子键 2． 共价键 3． 金属键 二、二次键 1． 范德瓦尔斯键 2． 氢键 三、混合键

四、结合键的本质及原子间距 双原子模型 五、结合键与性能

§1-3 原子排列方式

2

一、晶体与非晶体 二、原子排列的研究方法

§1-4 晶体材料的组织 一、组织的显示与观察 二、单相组织 等轴晶、柱状晶 三、多相组织

§1-5 材料的稳态结构与亚稳态结构稳态结构 亚稳态结构 阿累尼乌斯方程

3

第二章 材料中的晶体结构

§2-1 晶体学基础 一、空间点阵和晶胞 空间点阵，阵点（结点） 晶格、晶胞 坐标系

二、晶系和布拉菲点阵 7个晶系

《材料科学基础》教学教案

导论

一、 材料科学的重要地位

生产力发展水平，时代发展的标志

二、 各种材料概况

金属材料 陶瓷材料 高分子材料

电子材料、光电子材料和超导材料

三、材料性能与内部结构的关系

原子结构、结合键、原子的排列方式、显微组织四、材料的制备与加工工艺对性能的影响 五、材料科学的意义

1

第一章 材料结构的基本知识

§1-1 原子结构 一、 原子的电子排列 泡利不相容原理 最低能量原理

二、 元素周期表及性能的周期性变化

§1-2 原子结合键 一、一次键 1． 离子键 2． 共价键 3． 金属键 二、二次键 1． 范德瓦尔斯键 2． 氢键 三、混合键

四、结合键的本质及原子间距 双原子模型 五、结合键与性能

§1-3 原子排列方式

2

一、晶体与非晶体 二、原子排列的研究方法

§1-4 晶体材料的组织 一、组织的显示与观察 二、单相组织 等轴晶、柱状晶 三、多相组织

§1-5 材料的稳态结构与亚稳态结构稳态结构 亚稳态结构 阿累尼乌斯方程

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第二章 材料中的晶体结构

§2-1 晶体学基础 一、空间点阵和晶胞 空间点阵，阵点（结点） 晶格、晶胞 坐标系

二、晶系和布拉菲点阵 7个晶系

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_______________