材料物理基础-第六章_1_2012

材料科学基础Ι_课程教学大纲

材料科学基础Ι课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称：材料科学基础 所属专业：材料物理，材料化学 课程性质：专业基础课 学分：8 （二）课程简介、目标与任务； 课程简介： 本课程是材料学科本科生的一门专业基础课。它的主要任务是使学生对材料的生产、科研、应用以及它的过去、现在和未来有初步了解，以及对材料科学与工程有一个较全面而又概括的了解同时，使学生掌握较完整全面的材料科学基础知识。本课程的覆盖面较宽，要介绍工程材料的结构与性能，生产制备，科研和应用的概况，材料的发展历史，目前状况和发展趋势。各章节除介绍有关材料的基本知识外，尽可能反映该领域的新成果、新发展及其在新技术中的应用。用必要的例子生动地描述出该领域的基本情况、动态和趋势。从这个意义上说，它不是一门传统的导论课，而是学生掌握材料科学基础知识的基础课。它让学生了解这一领域的基础、现状和前景。课程对材料研究的若干方法也做一些简介。 目标与任务： 通过本课程教学，使学生对材料科学基础知识以及材料的生产过程有一个较全面、较概括的了解；对当前材料科学研究的前沿有初步了解；培养学生对材料科学的兴趣。初步掌握各类工程材料的基本概念，包括组织结构、性能、生产过程和应用等；初步了解材料科学的研究前沿以及我校材料学科的科研工作简况。 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 本课程是材料专业的专业基础课，本课程的学习需要学生具备高等数学、大学物理、大学化学作基础，同时又是材料专业的专业课（如金属材料学、陶瓷材料学、高分子材料、功能材料等）的基础。 （四）教材与主要参考书。 1. W.D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering: An Introduction，6th edition, John Wiley and Sons, Inc., New York,2003.

《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

材料物理基础知识点总结

点缺陷1范围分类1点缺陷.在三维空间各方向上尺寸都很小,在原子尺寸大小的晶体缺陷.2线缺陷在三维空间的一个方向上的尺寸很大(晶粒数量级),另外两个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷.其具体形式就是晶体中的位错3面缺陷在三维空间的两个方向上的尺寸很大,另外一个方向上的尺寸很小的晶体缺陷 2点缺陷的类型1空位.在晶格结点位置应有原子的地方空缺,这种缺陷称为“空位”2.间隙原子.在晶格非结点位置,往往是晶格的间隙,出现了多余的原子.它们可能是同类原子,也可能是异类原子3.异类原子.在一种类型的原子组成的晶格中,不同种类的原子替换原有的原子占有其应有的位置3点缺陷的形成弗仑克耳缺陷:原子离开平衡位置进入间隙,形成等量的空位和间隙原子.肖特基缺陷:只形成空位不形成间隙原子.（构成新的晶面）金属:离子晶体:1 负离子不能到间隙2 局部电中性要求 4点缺陷的方程缺陷方程三原则: 质量守恒, 电荷平衡, 正负离子格点成比例增减. 肖特基缺陷生成:0＝V M,,+ V O··弗仑克尔缺陷生成: M M＝V M,,+ M i ·· 非计量氧化物:1/2O2 (g)＝V M,,+ 2h· + O O不等价参杂:Li2O＝2Li M, + O O + V O··Li2O+ 1/2O2 (g) ＝2Li M, + 2O O + 2h· .Nb2O5＝2Nb Ti ·+ 2 e, + 4O O + 1/2O2 (g) 5过饱和空位.晶体中含点缺陷的数目明显超过平衡值.如高温下停留平衡时晶体中存在一平衡空位,快速冷却到一较低的温度,晶体中的空位来不及移出晶体,就会造成晶体中的空位浓度超过这时的平衡值.过饱和空位的存在是一非平衡状态,有恢复到平衡态的热力学趋势,在动力学上要到达平衡态还要一时间过程. 6点缺陷对材料的影响.原因无论那种点缺陷的存在,都会使其附近的原子稍微偏离原结点位置才能平衡即造成小区域的晶格畸变.效果1提高材料的电阻定向流动的电子在点缺陷处受到非平衡力(陷阱),增加了阻力,加速运动提高局部温度(发热)2加快原子的扩散迁移空位可作为原子运动的周转站3形成其他晶体缺陷过饱和的空位可集中形成内部的空洞,集中一片的塌陷形成位错4改变材料的力学性能.空位移动到位错处可造成刃位错的攀移,间隙原子和异类原子的存在会增加位错的运动阻力.会使强度提高,塑性下降. 位错 7刃型位错若将上半部分向上移动一个原子间距,之间插入半个原子面,再按原子的结合方式连接起来,得到和(b)类似排列方式(转90度),这也是刃型位错. 8螺型位错若将晶体的上半部分向后移动一个原子间距,再按原子的结合方式连接起来(c),同样除分界线附近的一管形区域例外,其他部分基本也都是完好的晶体.而在分界线的区域形成一螺旋面,这就是螺型位错 9柏氏矢量.确定方法,首先在原子排列基本正常区域作一个包含位错的回路,也称为柏氏回路,这个回路包含了位错发生的畸变.然后将同样大小的回路置于理想晶体中,回路当然不可能封闭,需要一个额外的矢量连接才能封闭,这个矢量就称为该位错的柏氏矢10柏氏矢量与位错类型的关系刃型位错,柏氏矢量与位错线相互垂直.(依方向关系可分正刃和负刃型位错).螺型位错,柏氏矢量与位错线相互平行.(依方向关系可分左螺和右螺型位错).混合位错,柏氏矢量与位错线的夹角非0或90度. 柏氏矢量守恒1同一位错的柏氏矢量与柏氏回路的大小和走向无关.2位错不可能终止于晶体的内部,只能到表面,晶界和其他位错,在位错网的交汇点, 11滑移运动--刃型位错的滑移运动在晶体上施加一切应力,当应力足够大时,有使晶体上部向有发生移动的趋势.假如晶体中有一刃型位错,显然位错在晶体中发生移动比整个晶体移动要容易.因此,①位错的运动在外加切应力的作用下发生;②位错移动的方向和位错线垂直;③运动位错扫过的区域晶体的两部分发生了柏氏矢量大小的相对运动(滑移);④位错移出晶体表面将在晶体的表面上产生柏氏矢量大小的台阶.螺型位错的滑移在晶体上施加一切应力,当应力足够大时,有使晶体的左右部分发生上下移动的趋势.假如晶体中有一螺型位错,显然位错在晶体中向后发生移动,移动过的区间右边晶体

《金属材料学》课程教学大纲

《金属材料学》课程教学大纲 以下是为大家整理的《金属材料学》课程教学大纲的相关范文，本文关键词为金属材料学,课程,教学大纲,，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在教师教学中查看更多范文。 《金属材料学》课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称：金属材料学所属专业：材料物理专业课程性质：专业基础课学分：3 （二）课程简介：《金属材料学》是一门综合性和应用性较强的专业必修课。根据材料物理专业先修课程和教学内容，本课程包括金属学和金属材料两大部分，其中金属学的内容作为《材料科学基础》课程的补充和深入，金属材料部分在《材料科学基础》、《材料力学性能》等课程的基础上，系统介绍金属材料合金化的一般规律及金属材料的成分、工艺、组织、性能及应用的关系。课程的学习，使学生系

统掌握有关金属材料学方面的知识，培养学生研究开发和合理应用金属材料的初步能力。 目标与任务；通过本课程的学习主要掌握：1.金属材料的成份、组织结构及性能三者间的关系，金属的基本理论和知识。2.合金元素在钢中的作用、原理和规律；3.钢的热处理原理以及其与合金化的配合；4.掌握各类铸铁的成分组织和性能特点；5.常用有色金属及其合金的成分、性能和热处理特点. （三）先修课程：《材料科学基础》、《材料力学性能》等。 （四）教材与主要参考书。 教材：《金属学与热处理》第二版，崔忠圻主编，哈尔滨工业大学出版社。参考书： 《金属材料学》第二版，吴承建陈国良强文江等编著，冶金工业出版社。《金属材料学》第二版，戴起勋主编程晓农主审，化学工业出版社。《材料科学基础》，胡赓祥、蔡荀主编，上海交通大学出版《材料科学基础》，潘金生等编，清华大学出版社 二、课程内容与安排绪论 （一）讲授，2学时（二）内容及基本要求1.金属材料的发展概况。 2.了解金属材料在国民经济中的地位与作用。 3.本课程的性质、

《新能源材料物理基础》主要知识点(word文档物超所值)

《新能源材料物理基础》知识要点 绪论知识要点 1)能源的概念 能源亦称能量资源或能源资源，是指可产生各种能量（如热量、电能、光能和机械能等）或可作功的物质的统称，是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源 2)能源的重要意义 能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。 人的衣食住行都离不开各种形式的能源。 能源与人类社会的生存与发展休戚相关 3)按照来源，能源可以分为哪三类？ 来自地球外部天体的能源（主要是太阳能） 地球本身蕴藏的能量。如原子核能、地热能等。 地球和其他天体相互作用而产生的能量。如潮汐能 4)按照基本形态，能源可以分为哪两类？ 有一次能源和二次能源 5)按照使用性质，能源可以分为哪两类？ 有燃料型能源（煤炭、石油、天然气、泥炭、木材）和非燃料型能源（水能、风能、地热能、海洋能）。 6)新能源概念 又称非常规能源，是指传统能源（煤炭、石油、天然气、水能、木材等）之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源。 7)新能源的特点 1）资源丰富，可再生，可供人类永续利用； 2）能量密度低，开发利用需要较大空间； 3）不含碳或含碳量很少，对环境影响小；

4）分布广，有利于小规模分散利用； 5）间断式供应，波动性大，对继续供能不利； 6）目前除水电外，可再生能源的开发利用成本较化石能源高。 8)新能源有哪些主要类型？ 大中型水电； 新可再生能源，包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能； 传统生物质能。 9)新能源材料的概念与主要类型 新能源材料，就是为利用这些非常规的能源，所制造的新兴材料。 能源技术材料、能量转换与储能材料和节能材料等。 快离子导体与燃料电池知识要点 1.材料的导电载流子主要有哪些？ 电子，电子空穴；离子，离子空位 2.材料按照其导电性大小，可以分为4种类型；导电性与温度的关系 超导体导体半导体绝缘体

材料物理基础教学大纲

材料物理基础教学大纲 （Information Retrieval） （供四年制物理学专业2012级试用） 课程编号：总学时数：48 学分数：3 开课单位：物电学院 课程的性质与任务 材料科学基础课程是材料科学与工程、材料物理、材料化学等专业重要的学科基础课之一，是衔接基础课与专业课的桥梁。 通过该课程的学习， 1. 使学生掌握材料引言、晶体结构、晶体结构缺陷、非晶态结构与性质、表面结构与性质、相平衡与相图、基本动力学过程——扩散、材料中的相变、材料制备中的固态反应、烧结、腐蚀与氧化、疲劳与断裂等方面的科学原理与工程方法。 2. 全面理解材料科学中的共性规律，即材料的组成-形成（工艺）条件-结构-性能-材料用途之间相互关系及制约规律。 3. 在建立材料领域科学基础的同时，通过科学思维方法的训练，培养学生运用科学原理解决实际问题的工程能力，为将来从事材料设计及研发奠定必要的基础。 平时考核与期末考核相结合。平时考核：平时成绩占50％；期末成绩：50％形式为考核，由任课教师自行出题。 大纲内容与基本要求 第一章绪论 第一节材料结构层次 第二节工程材料常见性质与性能 第三节材料的选择 第四节材料的加工工艺、材料性能的环境效应 教学要求： 1.了解发展背景以及本课程的主要内容； 2.介绍本课程的主要特点及学习方法；

3.本课程的目的和要求。 第二章固体的晶体结构 第一节晶体结构及特性 第二节晶体结构的周期性 第三节晶体结构的对称性 第四节晶体结构的表征 第五节常见晶体结构 第六节实际晶体的结构特征 第七节倒易点阵 教学要求： 1. 使学生掌握晶体与非晶体的特点； 2. 了解空间点阵、结晶学指数、晶向与晶面的关系； 3. 掌握金属晶体的结构、非金属元素单质的晶体结构；无机化合物结构； 第三章固体的能带理论基础 第一节固体中的电子状态和能带的形成 第二节周期势场中的电子状态和能带结构 第三节布里渊区和能带理论 第四节导体、半导体和绝缘体 第五节能带理论意义及其局限性 教学要求： 1.使学生掌握能带结构示意图； 2.理解晶体中电子运动的量子状态； 3.掌握布里渊区和能带理论； 第四章晶体的结构缺陷及其运动 第一节点缺陷 第二节位错 第三节位错和缺陷相互作用 第四节晶体中位错的产生极其观察 第五节常见晶体中的特殊位错结构 第六节晶界和相界 教学要求： 1.掌握晶体缺陷的类型及缺陷反应表示法； 2.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、

材料表征方法在材料物理基础中的应用

(工程)材料物理基础课程论文 X射线衍射分析在材料物理基础中的应用 朱莉莉 S1613W0804 摘要：X射线衍射分析（X-ray diffraction，简称XRD）是一种十分有效的的材料分析方法。在众多的研究和生产中被广泛应用。将具有一定波长的X射线照射到晶体性结构物质上时，X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的X射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。X射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等优点。介绍了X 射线衍射的基本原理, 从物相鉴定、点阵参数测定、微观应力测定等几方面概述了X 射线衍射技术在材料分析中的应用进展。 关键词：材料分析，X射线衍射，原理，应用

Abstract: X-ray diffraction analysis (XRD) is a very effective material analysis method, which is widely used in many research and production.When X-rays having a certain wavelength are irradiated onto a crystalline structural substance, the X-rays are scattered due to the regular arrangement of atoms or ions in the crystal, and the scattered X-rays are intensified in some directions, Crystal structure corresponding to the unique diffraction phenomenon. X-ray diffraction method has no damage to the sample, no pollution, fast, high precision, and can get a lot of information about the integrity of the crystal, etc. This article introduced the basic principle of Xraydiffraction , and discussed the application progress of X-ray diffraction technology in material analysis , which includes phase identification , determination of lattice parameter and determination of microcosmic stress etc . Key words:Material analysis, X - ray diffraction, principle, application

“材料性能学”课程教学大纲

“材料性能学”课程教学大纲 武汉大学物理科学与技术学院 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 一、课程英文名称：An Introduction to Materials Properties 二、适用专业：材料科学与技术试验班，材料物理等本科专业学生 三、课程性质：指定选修 四、总学时（学分）：54学时（3学分）； 五、授课方式： 1、课堂授课（为主）； 2、实验（电镜断口观察）、 3、课堂讨论（每一位学生选择一个专题，写一篇综述论文，并且在课堂上讲解 和讨论，与作业一起作为平时成绩，平时成绩占总成绩的50％。） 六、使用教材： 《材料性能学》王从曾主编，刘会亭主审，北京工业大学出版社，2001年。 七、参考书目 1、《工程材料力学性能》刘瑞堂、刘文博、刘锦云编，哈尔滨工业大学出版社， 2001年。 2、《材料物理性能》田莳编著，北京航空航天大学出版社，2001年。 3、《材料物理导论》熊兆贤编著，科学出版社，2001年。

八、课程主要内容简介： 《材料性能学》是一门专业指定选修课。该课程涉及知识面宽，信息量大，基础性强。主要讲授材料各种性能的基本概念、物理(化学)本质、影响材料性能的因素及性能指标的测试原理与工程应用等。材料性能涉及到材料科学和工程两部分内容。性能的物理本质部分告诉我们“为什么”，工艺一结构、性能及其测试分析技术告诉我们“如何做”，其载体和桥梁就是具体的材料。学习过程中把这两部分有机地结合起来，有利于学生掌握材料各种性能研究领域的整体，促进积极思维和创造精神。 主要内容包括：１）材料的力学性能：材料在静载条件下的力学性能、冲击韧性、断裂韧性、疲劳性能、磨损性能，以及高温力学性能等；２）材料的物理性能：材料的热学性能、磁学性能、电学性能、光学性能、压电及铁电性能等；３）材料的腐蚀及老化性能等。 九、教学目的与要求： 本课程是“材料科学与工程”一级学科的专业课程之一。目的在于使学生了解材料常见力学性能和物理性能的本质及其变化规律；初步熟悉有关力学性能和物理性能的测试方法和在材料科学研究中的运用；掌握材料韧性、脆性、疲劳性能、热性、电性、磁性、弹性、内耗等的本质、基本变化规律、以及与组织结构的关系；掌握测试的基本原理和分析方法；了解在材料研究及实际工业生产中的运用。

材料物理性能.doc

材料物理性能 第一章 考点1. 电子理论的发展经历了三个阶段，即古典电子理论、量子自由电子理论和能带理论。古典电子理论假设金属中的价电子完全自由，并且服从经典力学规律； 量子自由电子理论也认为金属中的价电子是自由的，但认为它们服从量子力学规律；能带理论则考虑到点阵周期场的作用。 考点2. 费米电子 在T = 0K时，大块金属中的自由电子从低能级排起，直到全部价电子均占据了相应的能级为止。具有能量为EF(0)以下的所有能级都被占满，而在EF(0)之上的能级都空着，EF(0)称为费米能，是由费米提出的，相应的能级称为费米能级。 考点3. 四个量子数 1、主量子数n 2、角量子数l 3、磁量子数m 4、自旋量子数ms 考点4. 思考题 1、过渡族金属物理性能的特殊性与电子能带结构有何联系？ 过渡族金属的 d 带不满，且能级低而密，可容纳较多的电子，夺取较高的 s 带中的电子，降低费米能级。 第二章 考点5. 载流子 载流子可以是电子、空穴，也可以是离子、离子空位。材料所具有的载流子种类不同，其导电性能也有较大的差异，金属与合金的载流子为电子，半导体的载流子为电子和空穴，离子类导电的载流子为离子、离子空位。而超导体的导电性能则来自于库柏电子对的贡献。 考点6. 杂质可以分为两类 一种是作为电子供体提供导带电子的发射杂质，称为“施主”；另一种是作为电子受体提供价带空穴的收集杂质，称为“受主”。 掺入施主杂质后在热激发下半导体中电子浓度增加(n>p)，电子为多数载流子，简称“多子”，空穴为少数载流子，简称“少子”。这时以电子导电为主，故称为n型半导体。施主杂质有时也就称为n型杂质。 在掺入受主的半导体中由于受主电离(p>n)，空穴为多子，电子为少子，因而以空穴导电为主，故称为p型半导体。受主杂质也称为p型杂质。 考点7. 我们把只有本征激发过程的半导体称为本征半导体。 考点8. 在同一种半导体材料中往往同时存在两种类型的杂质，这时半导体的导电类型主要取决于掺 杂浓度高的杂质。 随着温度的升高本征载流子的浓度将迅速增加，而杂质提供的载流子浓度却不随温度而改变。因此，在高温时即使是杂质半导体也是本征激发占主导地位，呈现出本征半导体的特征(n≈p)。一般半导体在常温下靠本征激发提供的载流子甚少

材料物理专业

材料物理专业 材料物理专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才。小编今天推荐给大家的是材料物理专业，仅供参考，希望对大家有用。关注网获得更多内容。 材料物理是从物理学原理出发提供材料结构、特性与性能的一门新兴交叉学科，主要面向新能源与新信息等新功能材料探索。 材料物理专业提供物理学、材料科学、材料化学和材料物理的基本理论、基本知识和基本技能的系统学习，材料探索、制备与合成的思维与技能等方面的基本训练，以及材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的专业训练。 旨在帮助学生掌握材料物理及其相关的基础知识、基本原理和实验技能，具备运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料探索和技术开发的基本能力，能发展成为在材料科学与工程及其相关交叉学科(材料、物理、化学、生物、医学等)继续深造或在相应领域从事材料物理研究、教学、应用开发等方面的创新性人才。

由于当今以服务于高科技，现代工业和国防为主的现代材料或新材料的需求量越来越大，新材料的研制与开发速度也越来越快，因而涌出的新概念、新理论、新技术、新方法、新工艺、新产品和新问题越来越需要材料学家和物理学家等共同努力来归纳、整理、总结及创新。 由此产生的材料物理专业无疑是多学科知识交叉、渗透的结果。它给现代材料的研究、开发和应用以及相关科学的发展带来了新的空间。为新材料的可持续发展提供完善而系统的理论指导和技术保障。因此，材料物理专业的就业前景十分广阔。 该专业学生主要学习材料科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，受到科学思维与科学实验方面的基本训练，具有运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料研究和技术开发的基本能力。 1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识; 2.掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能; 3.了解相近专业的一般原理和知识; 4.熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关

金属物理专业_课程教学大纲

金属材料物理专业实验课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称：金属材料物理专业实验 所属专业：金属材料 课程性质：专业实验课 学分：4 （二）课程简介、目标与任务； 课程简介：金属材料物理专业实验是专业实验教学部的重要组成部分，其前身是原物理系金属物理专业，始建于1956年，是我国第一批设置的金属物理专业，是与吉林大学、北京大学、南京大学、中山大学同期先后设置的专业，也是建国初期按照地理区域和行政区域划分的全国八大金属材料研究基地之一。主要培养有色金属、复合材料、粉末冶金、材料热处理、材料腐蚀与防护及表面等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面的人才。本专业实用性很强，研究成果可以直接应用到现实生产，所取得的进展和人民群众的日常生活密切相关，专业就业前景广阔。 目标和任务：从基础性的技能训练实验、综合性创新性实验和研究性科研训练等三个层次上进行实验内容、层层深入地培养与训练学生的综合实验素质及创新能力：精选基础性实验，建设并加强综合性实验和研究创新性实验。 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 《金属物理学》《金属热处理》 （四）教材与主要参考书。 教材：自编中

参考书： 1.《金属热处理综合实验指导书》，王志刚、刘科高主编，高等学校“十二五”实验实训规 划教材，冶金工业出版社； 2.《金属材料及热处理实验教程》，周小平主编，华中科技大学出版社； 3.《金属热处理原理与工艺》，王顺兴主编，哈尔滨工业大学出版社； 4.《金属热处理工艺学》，夏立方主编，哈尔滨工业大学出版社 （五）主讲教师。 主讲：卓仁富，闫徳 教师梯队：王君，耿柏松，门学虎，吴志国 二、课程内容与安排 第一章金属热处理（退火、正火、淬火） （一）教学方法与学时分配 8学时，必做实验。先讲授，然后自己动手完成实验 （二）内容及基本要求 主要内容：热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，热处理的主要目的是改善钢材性能，提高工件使用寿命。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织发生了质的变化。采用不同的热处理工艺过程，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。 普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火及回火等。热处理操作中，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个关键工序，也称热处理三要素。正确选择这三种工艺参数，是热处理成功的基本保证。Fe-FeC相图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。 【重点掌握】：含碳量、加热温度、冷却速度等因素与碳钢热处理后组织及性能的关系。

功能材料-课程教学大纲

功能材料课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 功能材料；材料物理与材料化学专业；专业必修课；54学时，3学分（二）课程简介、目标与任务； 《功能材料》具有很强的理论性和应用性。本课程除了要求学生了解所学功能材料外，还要掌握材料学基础知识，重点在于如何将所学理论知识运用到实际的功能材料中去，并了解相关功能材料的结构，性能与制备及其之间的关系。 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 先修课程要求：材料学科的基础课程，如材料科学基础，金属物理，扩散与相变等；这些先修课程介绍材料学里的最基础理论知识，本课程则深入介绍这些基础理论知识在实际功能材料中的应用 （四）教材与主要参考书 《功能材料学概论》冶金工业出版社，2006年，马如璋，蒋民华，徐祖雄 《磁学基础与磁性材料》浙江大学出版社，2006年，严密，彭晓领 《超导物理基础》北京大学出版社，1997年，伍勇，韩汝珊 《功能材料与纳米技术》化学工业出版社，2002年，李玲，向航 《块体非晶合金》化学工业出版社，2007年，惠希东，陈国良 《形状记忆合金》中国科学技术大学出版社，1993年，杨杰，吴月华 《金属氢化物的性质与应用》1986年，大角泰章著，吴永宽，苗艳秋译二、课程内容与安排 第一章第一节第二节第三节绪论 概述 功能材料的概念及分类功能设计的原理和方法

（一）教学方法与学时分配 讲授，2学时 （二）内容及基本要求 主要内容：功能材料的概念，分类； 功能显示过程，一次功能材料；二次功能材料【掌握】：功能材料的概念 【了解】：功能材料分类，功能显示过程 第二章第一节第二节第三节磁性材料铁磁学基础软磁材料 永磁材料 （一）教学方法与学时分配 讲授，10学时 （二）内容及基本要求 主要内容： 1.物质磁性的分类 2.磁化过程与技术磁参量 3.电工纯铁，硅钢；坡莫合金 4.FeNiAl和AlNiCo合金 5.Nd-Fe-B材料 【重点掌握】： 1.磁畴的运动与磁化过程 2.电工纯铁的磁时效，微观组织的变化如何影响磁性能 3.成分和微观组织的变化对硅钢软磁性能的影响 4.成分和微观组织的变化对坡莫合金性能的影响 5.磁场热处理如何影响永磁合金（FeNIAl和AlNICo）的性能 【掌握】： 基本概念和定义：磁化强度，磁感应强度，磁化率，磁导率，磁化曲线和磁滞回线，磁致伸缩，磁晶各项异性，矫顽力，磁损耗，磁能积；软磁材料的性能要求；永磁材料的性能要求 【了解】： 磁性的起源；磁性材料的稳定性；Fe-Al和Fe-Co系软磁合金；矩磁合金

材料物理

1.热容：在不发生相变和化学反应是时，材料温度升高1K时所需要的能量（Q）。 2.热导率：当温度垂直梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所传递的 热量。 3.应力松弛：在持续外力作用下，发生形变着的物体，在总的形变值保持不变的情 况下，由于徐变形变渐增，弹性形变相应减小，由此使物体的内部应力随时间延续而逐渐减小的过程。 4.应变松弛：固体材料在恒定载荷下，形变随时间延续而缓慢增加的不平衡过程， 或材料受力后内部原子有不平衡的过程，也叫蠕变。或徐变。 5.黏弹性：自然界中实际存在的材料，其形变一般介于理想弹性固体和理想弹性液 体之间，既具有固体的弹性又具有液体的黏性。 6.光频支振动：相邻原子振动相反，形成一个范围很小，频率很高的振动。 7.声频支振动：如果振动着的质点中包含频率甚低的格波，质点彼此间的位相差不 大，则格波类似于弹性体中的应变波。 8.载流子迁移率：载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度，即载 流子在电场作用下运动速度的快慢的量度。 9.晶格热振动：晶体点阵中的质点（原子或离子）总是围绕着平衡位置做微小振动。 10.光的色散：材料的折射率随入射光的频率的减小（或波长的增加）而减小的性质。 11.磁化强度：单位体积的磁矩表征物质被磁化的强度。 12.极化强度：单位体积电介质中所有点偶极矩的矢量和。 13.介电强度：试样被击穿时, 单位厚度承受的最大电压, 表示为伏特每单位厚度。 14.光电效应：某些物质受到光照时，引起物质电性发生变化，这种光致电变的现象 叫光电效应。 15.压减效应：在含碱玻璃中加入二价金属氧化物，尤其是重金属氧化物，可使玻璃 电导率降低。 16.双碱效应：当碱金属离子总浓度较大时（占玻璃组成25%~30%），在碱金属离子 总浓度相同情况下，含两种碱比含一种碱的电导率要小，比例恰当时，可降到很低。

材料物理科学基础 = 1 ROMAN I课程教学大纲

材料物理科学基础I课程教学大纲 课程名称：材料物理科学基础I 课程编号：02100050 英文名称：Foundation of Materials Science I 学时：56学时学分：3.5学分开课学期：第五学期 适用专业：材料物理 课程类别：必修 课程性质：专业基础课 先修课程：高等数学、大学物理、物理化学、材料力学。 教材：《材料科学基础》赵品谢辅洲主编哈尔滨工业大学出版社 一、课程的性质及任务 本课程是是材料物理专业的一门重要的专业技术基础课程。 课程的目的及任务：其目的是使学生通过本课程的学习，了解并掌握常用的工程材料基本原理、主要类型（包括金属材料、非金属材料和复合材料等）以及主要的性能特点和适用范围，从而为在实际的工程应用中合理的设计并使用各种材料奠定良好的基础。本课程的具体任务是：熟悉常用工程材料的基本原理；熟悉常用材料的成分、组织结构与性能间的关系，以及有关的加工工艺的影响；初步掌握常用工程材料的性能和应用，并初步具备选用常用材料的能力。 二、课程内容及学习方法 1、材料的结构 材料的结合方式。 晶体学基础。 材料的晶体结构。 2、晶体缺陷 点缺陷：点缺陷的类型及形成，点缺陷的运动及平衡浓度，点缺陷对性能的影响。 线缺陷：位错的基本概念，位错的运动，位错的弹性性质，实际晶体中的位错。 面缺陷：外表面，晶界与亚晶界。 3、扩散 扩散定律：菲克第一定律，菲克第二定律，扩散方程在生产中的应用举例，扩

散的驱动力及上坡扩散。 扩散机制：间隙扩散，置换扩散，扩散系数公式。 影响扩散的因素：温度，固溶体类型，晶体结构，浓度，合金元素的影响，短路扩散。 反应扩散。 4、钢的热处理原理与工艺 固态相变概论。 钢在加热时的转变：奥氏体的形成过程，奥氏体晶粒长大及其控制。 钢在冷却时的转变：冷却条件对钢性能的影响，过冷奥氏体等温转变曲线，影响过冷奥氏体等温转变的因素，过冷奥氏体连续冷却转变曲线。 珠光体转变：珠光体的组织形态、结构和性能，珠光体的形成，非共析钢先共析相的形成。 马氏体转变：钢中马氏体的晶体结构，钢中马氏体转变的主要特点，钢中马氏体的形态及亚结构，马氏体的性能，奥氏体稳定化和残余奥氏体。 贝氏体转变：贝氏体转变的基本特征，贝氏体形态，贝氏体的形成过程，贝氏体的力学性能。 淬火钢的回火转变：淬火碳钢回火时的组织转变，回火组织与性能，回火脆性。 钢的退火与正火：钢的退火及应用，钢的正火及应用。 钢的淬火与回火：钢的淬火，钢的回火。 钢的表面热处理：钢的表面淬火，钢的化学热处理。 其他热处理与表面热处理新技术。 5、工业用钢 钢的分类及编号：钢的分类，钢的编号。 合金元素在钢中的作用：合金元素在钢中的分布，合金元素对相变的影响。 工程结构钢：普通质量碳素结构钢，低合金结构钢。 机器结构钢：概述，调制钢，渗碳钢，弹簧钢，滚动轴承钢。 工具钢：刃具钢，模具钢，量具钢。 特殊性能钢：不锈钢，耐热钢，其他特殊性能的钢及合金。 6、铸铁 概述：铸铁的分类，铁碳合金双重相图和铸铁的石墨化，铸铁的组织与性能。 常用普通铸铁：灰口铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁。 特殊性能铸铁：耐磨铸铁，耐热铸铁，耐蚀铸铁。 三、课程的教学要求 1、材料的结构 材料的结合方式，晶体学基础，材料的晶体结构。

材料物理性能

材料物理性能 第一章、材料的热学性能 一、基本概念 1.热容：物体温度升高1K 所需要增加的能量。（热容是分子热运动的能量随温度变化的一个物理量）T Q c ??= 2.比热容：质量为1kg 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。[ 与 物质的本性有关，用c 表示，单位J/(kg ·K)]T Q m c ??=1 3.摩尔热容：1mol 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。用Cm 表示。 4.定容热容：加热过程中，体积不变，则所供给的热量只需满足升高1K 时物体内能的增加，不必再以做功的形式传输，该条件下的热容： 5.定压热容：假定在加热过程中保持压力不变，而体积则自由向外膨胀，这时升高1K 时供 给 物体的能量，除满足内能的增加，还必须补充对外做功的损耗。 6.热膨胀：物质的体积或长度随温度的升高而增大的现象。 7.线膨胀系数αl ：温度升高1K 时，物体的相对伸长。t l l l ?=?α0 8.体膨胀系数αv ：温度升高1K 时，物体体积相对增长值。t V V t t V ??= 1α 9.热导率（导热系数）λ：在 单位温度梯度下，单位时间内通过单位截面积的热量。（标志 材 料热传导能力，适用于稳态各点温度不随时间变化。)q=-λ△T/△X 。 10.热扩散率（导温系数）α：单位面积上，温度随时间的变化率。α=λ/ρc 。α表示温度变化的速率（材料内部温度趋于一致的能力。α越大的材料各处的温度差越小。适用于非稳态不稳定的热传导过程。本质仍是材料传热能力。）。 二、基本理论

1.德拜理论及热容和温度变化关系。 答：⑴爱因斯坦没有考虑低频振动对热容的贡献。 ⑵模型假设：①固体中的原子振动频率不同；处于不同频率的振子数有确定的分布函数； ②固体可看做连续介质，能传播弹性振动波； ③固体中传播的弹性波分为纵波和横波两类； ④假定弹性波的振动能级量子化，振动能量只能是最小能量单位hν的整数倍。 ⑶结论：①当T》θD时，Cv,m=3R；在高温区，德拜理论的结果与杜隆-珀蒂定律相符。 ②当T《θD时，Cv,m∝3T。 ③当T→0时，Cv,m→0，与实验大体相符。 ⑷不足：①由于德拜把晶体看成连续介质，对于原子振动频率较高的部分不适用； ②晶体不是连续介质，德拜理论在低温下也不符； ③金属类的晶体，没有考虑自由电子的贡献。 2.热容的物理本质。 答：温度一定时，原子虽然振动，但它的平衡位置不变，物体体积就没变化。物体温度升高了，原子的振动激烈了，但如果每个原子的平均距离保持不变，物体也就不会因为温度升高而发生膨胀。 【⑴反映晶体受热后激发出的晶格波和温度的关系； ⑵对于N个原子构成的晶体，在热振动时形成3N个振子，各个振子的频率不同，激发出的声子能力也不同； ⑶温度升高，晶格的振幅增大，该频率的声子数目也增大； ⑷温度升高，在宏观上表现为吸热或放热，实质上是各个频率声子数发生变化。材料物理的解释】 3.热膨胀的物理本质。 答：由于原子之间存在着相互作用力，吸引力与斥力。力大小和原子之间的距离有关（是非线性关系，引力、斥力的变化是非对称的），两原子相互作用是不对称变化，当温度上升，势能增高，由于势能曲线的不对称性必然导致振动中心右移。即原子间距增大。 ⑴T↑原子间的平均距离↑r＞r0吸引合力变化较慢 ⑵T↑晶体中热缺陷密度↑r＜r0排斥合力变化较快 【材料质点间的平均距离随温度的升高而增大（微观），宏观表现为体积、线长的增大】 4.固体材料的导热机制。 答：⑴固体的导热包括：电子导热、声子导热和光子导热。 ①纯金属：电子导热是主要机制； ②合金：声子导热的作用增强； ③半金属或半导体：声子导热、电子导热； ④绝缘体：几乎只有声子导热一种形式，只有在极高温度下才可能有光子导热存在。 ⑵气体：分子间碰撞，可忽略彼此之间的相互作用力。 固体：质点间有很强的相互作用。 5.焓和热容与加热温度的关系。P11。图1.8 ⑴①有潜热，热容趋于无穷大；⑵①无潜热，热容有突变

无机材料物理性能教学大纲

材料科学与工程学院本科课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称（中、英文）：无机材料物理性能properties of Inorganic Materials 课程号（代码）：301127020-01 课程类别：（必修课） 学时：32 学分：2 本课程要求的先修课程：大学物理，大学化学，材料科学与工程基础二、教学目的及要求 无机材料物理性能是材料学科一门重要的基础课，它从材料的组成、结构的角度阐述无机材料的物理性能及本质，包括力学、热学、电学、光学、磁学、以及压电、电光、声光等性能。这些性能基本上都是各个领域在研制和应用无机非金属材料中对材料提出的基本技术要求，在实际工作中具有重要的意义。 无机材料物理性能的研究方法可以分为两种：一种是经验方法，在大量获取实验数据的基础上，经过对数据的分析处理，整理为经验方程，来表示它们的函数关系；另一种是从机理着手，即从反映本质的基本关系，如原子、电子间的相互作用出发，按照性能的有关规律，建立物理模型，用数学方法求解，得到有关理论方程式。 通过教学，让学生掌握无机材料的关键物理性能及本质，以及无机材料物理性能的研究方法。 三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并以下划线或*等方式注明 重点、难点） 具体内容及时间安排（按次）如下： 1．绪论及第一章无机材料的受力形变复习、课堂讨论1.1，1.2无机材料的应力、应变及弹性形变/ 1.3材料中晶相的塑性形变 1.4 粘性流动1.5无机材料的高温蠕变1.6无机材料的超塑性 2．第二章2.1 脆性断裂的现象复习、课堂讨论 2.1 Griffith微裂纹理论 理论结合强度 2.2 裂纹的起源与快速扩展 一、裂纹的起源 二、裂纹的快速扩展

材料物理性能教学教材

材料物理性能

1.根据受力应变特征材料分为：脆性材料，延性材料，弹性材料。 2.材料受载荷后形变的三个阶段：弹性形变，塑形形变，断裂 3.弹性模量：材料在弹性变形阶段内正应力和对应的正应变的比值。意义：反映材料抵抗应变的能力，是原子间结合强度的标志。影响因素（键合方式，晶体结构，温度，复相的弹性模量）。机理：对于足够小的形变应力与应变成线性关系，系数为弹性模量，物理本质是原子间结合力抵抗外力的宏观表现，弹性系数和弹性模量是反映原子间结合强度的标志。 4.滞弹性：固体材料的应变产生与消除需要有限的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。衡量指标：应力弛豫和应力蠕变。应力弛豫：在持续外力作用下发生形变的物体在总变形值保持不变的情况下，徐变变形增加使物体的内部应力随时间延续而逐渐减少的现象。应力蠕变：固体材料在恒定荷载下变形随时间延续而缓慢增加的不平衡过程。 5.塑性形变指一种在外力移去后不能回复的形变。滑移系统：滑移方向和滑移面。产生条件：a-（几何条件）面间距大滑移矢量小 b（静电条件）每个面上是同种电荷原子，相对滑移面上的电荷相反。无机非材料不产生原因：a.滑移系统少；b.（位错运动激活能大）位错运动需要克服的势垒比较大，位错运动难以实现。施加应力，或者由于滑移系统少无法达到临界剪应力，或者在达到临界剪应力之前就导致断裂；c.伯格斯矢量大。 6.高温蠕变定义：材料在高温下长时间受到小应力作用出现蠕变现象。影响因素：温度和应力。机理：a晶格机理（位错攀移理论，由于热运动位错线处一列原子移去或移入，位错线向上移一个滑移面。）b扩散蠕变理论（空位扩散流动，应力造成浓度差，导致晶粒沿受拉方向伸长或缩短引起形变）c晶界机

材料物理性能标准答案

第一章：材料电学性能 1.导电能力 如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？ 用电阻率ρ或电阻率ζ评价材料的导电能力。按材料的电阻率，人们通常将材料划分为： （1）绝缘体 ρ > 108 （Ω?m ） （2）半导体 10-2 < ρ < 108 （Ω?m ） （3）金属 10-8 < ρ < 10-2 （Ω?m ） （4）超导体 ρ < 10-27 （Ω?m ） 2.经典导电理论/欧姆定律 经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？ 金属导体中，其原子的所有价电子均脱离原子核的束缚成为自由电子，而原子核及内层束缚电子作为一个整体形成离子实。所有离子实的库仑场构成一个平均值的等势电场，自由电子像理想气体一样在等势电场中运动。若没有外部电场或磁场的影响，一定温度下其中的离子实只能在定域作热振动，形成格波，自由电子则可以在较大范围内作随机运动，并不时与离子实发生碰撞或散射，此时定域的离子实不能定向运动，方向随机的自由电子也不能形成电流。施加外电场后，自由电子的运动就会在随机热运动基础上叠加一个与电场反方向的平均分量，形成定向漂移，形成电流。自由电子在定向漂移的过程中不断与离子实或其它缺陷碰撞或散射，从而产生电阻。 J E σ= 电导率22e m e ==σητημ（其中2e m v E μτ==-，为电子的漂移迁移率，表示单位场强下电子的漂移速度），它将外加电场强度和导体内的电流密度联系起来，表示了欧姆定律的微观形式。 缺陷：该理论高估了自由电子对金属导电能力的贡献值，实际上并不是所有价电子都参与了导电。（把适用于宏观物体的牛顿定律应用到微观的电子运动中，并承认能量的连续性） 3.自由电子近似 自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为？ 能量：自由电子近似下，电子的本证波函数是一种等幅平面行波，即振幅保持为常数； 行为：电子本证能量E 随波矢量的变化曲线是一条连续的抛物线。 4.自由电子近似概念 根据自由电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k 空间、等幅平面波和能级密度函数。 准连续能级：电子的本征能量是量子化的，其能量值由主量子数n 决定，并且其能量值也是不连续的，能级差与材料线度L2成反比，材料的尺寸越大，其能级差越小，作为宏观尺度的材料，其能级差几乎趋于零，电子能量可以看成是准连续的。 能级简并状态：把同一能级下具有多种能态的现象称为能级的简并状态。 简并度：同一能级下的能态数目称为简并度。 能态密度：对某个电子体系，在k 空间内单位体积内能态的数量或倒易节点数称为波矢能态密度ρ。ρ=V/(2π) 3，含自旋的能态密度应为2ρ K 空间：若使用波矢量 k 的三个分量 k x , k y , k z 为单位矢量构筑坐标系，则每个能态在该坐标中都是一个整数点, 对于准连续的能级，此坐标系中的每个整数点都代表一个能态。人们把此坐标系常数称为k 空间或状态空间。 等幅平面波：量子导电理论中，在自由电子近似下用于描述电子运动行为的本征波函数，其波幅保持为常数。 能级密度函数：电子的波失能态函数对其能量的分布函数，即在单位能量宽度上的能态分 布。表达式为()312222 ()(4)2V N E dZ dE V m E π==