【導(dǎo)讀】四川理工學(xué)院課程實施大綱。授課班級：金屬20201班。答疑時間和方式：

　　

【正文】 屬 (金屬間化合物 )型，非金屬 (亞金屬 ,非金屬化合物 )型 )有關(guān) ① 共晶體的形核：按照搭橋機制兩個相層片狀地交替形核生長 ② 共晶體的生長： 金屬 金屬型共晶體的生長 (以層片狀為例 ) 金屬－非金屬型共晶體的生長 先共晶相的形態(tài)主要取決于它的屬性 金屬型：樹枝狀 先共晶相 非金屬型：規(guī)則多面體 教學(xué)方法 課堂講授和提問 作業(yè)安排及課后反思 思考： 固溶體的平衡凝固和不平衡凝固對材料的微觀組織形貌有何影響？ 課前準備情況及其他相關(guān)特殊要求 閱讀相關(guān)章節(jié)，請試著推導(dǎo)正常凝固方程 35 教學(xué)單元十一 教學(xué)日期 第 8 周、 第 9 周（第十 四、十五 、十六 次課） 教學(xué)目標 掌握 金屬不同相結(jié)構(gòu)形成的機制 ，掌握二元相圖的基本類型，能利用杠桿定理進行平衡相相對含量計算。 教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點） 內(nèi)容 ： 材料的相結(jié)構(gòu) ，二元相圖及其類型 重點： 不同相結(jié)構(gòu)形成的機制 ，二元相圖的基本類型及平衡結(jié)晶過程的分析 難點： 化合物形成的條件，晶體結(jié)構(gòu) ，不平衡結(jié)晶分析 教學(xué)過程 ：體系中聚集狀態(tài)、成分、結(jié)構(gòu)、性能相同且與其他部分有界面隔開的均勻部分或連續(xù)變化的部分 （ 1）固溶體 ① 間隙固溶體：半徑較小的溶質(zhì)原子位于溶劑原子的間隙中所形成的固溶體 ② 置換固溶體：半徑較大的溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格的某些結(jié)點所形成的固溶體 ③ 固溶體中溶質(zhì)原子的偏聚與有序 思考： 這兩種固溶體形成時，各自的條件是什么？ 36 b. 有序固溶體（超結(jié)構(gòu)） （ 2） 化合物（中間相） 正常價化合物 電子化合物化合物 尺寸因素化合物 知識 （ 1）相圖的建立 （ 2）成分分度 at.%— wt%— （ 3）相律 思考： 想一想這種有序結(jié)構(gòu)會對材料的性質(zhì)帶來怎樣的影響？ 思考： 各種化合物形成的條件，晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)合鍵是什么？ 思考： 想一想相律對于我們建立正確的相圖有什么作用？ 思考： 想一想 ，根據(jù)相律一元系相圖中單相區(qū)，雙相區(qū)，三相區(qū)是什么？ 37 （ 1）勻晶相圖及固溶體的結(jié)晶 ① 勻晶相圖：只有勻晶轉(zhuǎn)變的相圖 勻晶轉(zhuǎn)變：一個液相結(jié)晶為一種固相的轉(zhuǎn)變 ② 固溶體的平衡結(jié)晶過程 (以 CuNi 合金為例 ) ③ 杠桿定理 ④ 固溶體的不平衡結(jié)晶 （ 2）共晶相圖及結(jié)晶分析 思考： 想一想杠桿定律怎么推導(dǎo)而來的？ 思考： 請試著分析 CuNi 合金平衡結(jié)晶過程？ 思考： 產(chǎn)生不平衡結(jié)晶的原因是什么，它的危害是什么，有什么辦法來消除它？ 38 ① 共晶轉(zhuǎn)變：一個確定成分的液相 ,在確定的恒溫下 ,同時結(jié)晶出兩個確定成分的固相的轉(zhuǎn)變 ② 典型合金平衡結(jié)晶過程分析 ③ 不平衡結(jié)晶及其組織 ：非共晶成分的共晶體 ：靠近共晶線兩端點外側(cè)的合金，在不平衡凝固時所得到的少量共晶體 . c. 離異共晶 （ 3）包晶相圖及結(jié)晶分析 思考： 請學(xué)會分析共晶合金，亞共晶合金，過共晶合金的平衡結(jié)晶過程，會利用杠桿定律計算某溫度下平衡時各相的相對含量，能指出室溫下的組織成分？ 思考： 想一想這三種不平衡結(jié)晶形成的條件是什么？ 39 ① 包晶轉(zhuǎn)變：一個液相與一個成分不同的固相在確定的恒溫下生成另一個成分不同的固相 ② 典型合金平衡結(jié)晶過程分析 ③ 包晶系合金的不平衡結(jié)晶 — 包晶偏析 ④ 其他類型的二元系相圖 教學(xué)方法 課堂講授和提問 作業(yè)安 排及課后反思 思考： 材料的相與組織之間是怎么樣的關(guān)系？ 不平衡結(jié)晶產(chǎn)生的條件及其對材料性能的影響？ 課前準備情況及其他相關(guān)特殊要求 要求閱讀《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教材第五章第一節(jié)內(nèi)容， 教材第五章第二節(jié)內(nèi)容， 并回思考： 請學(xué)會分析具有不同組元含量的合金的平衡結(jié)晶過程，會利用杠桿定律計算某溫度下平衡時各相的相對含量，能指出室溫下的組織成分？ 40 答如下問題： ，什么是中間相，兩者的區(qū)別是什么？ ？ 。 41 教學(xué)單元十 二 教學(xué)日期 第 9 周 、第 10 周 （第 十 七 、第 十 八、十九 次課） 教學(xué)目標 掌握復(fù)雜相圖的分析方法 教學(xué)內(nèi)容（含重點、難 點） 內(nèi)容 ： 復(fù)雜相圖分析 重點： 鐵碳相圖的分析 難點： 鐵碳相圖中不同成分合金的結(jié)晶過程分析 教學(xué)過程 （ 1）分割相圖 （ 2）填寫相區(qū) （ 3）分析恒溫轉(zhuǎn)變 （ 4）分析結(jié)晶過程 CuSn 合金相圖 思考： 想一想怎么使用這些方法？ 思考： （ 1） 請在相圖上標出各個相的分布； （ 2）找出三相反應(yīng)的點； （ 3）分析勻晶、包晶、共析等反應(yīng)； （ 4）對不同組元含 量的合金分析其平衡結(jié)晶過程。 42 碳合金相圖 （ 1） 鐵 碳合金的組元 : 純鐵 , 石墨 , 滲碳體 Fe3C 鐵 碳合金的組元 : 純鐵 , 石墨 , 滲碳體 Fe3 （ 2） 相圖分析 FeFe C ① 相圖中的區(qū) 單相區(qū)（ 5 個） 兩相區(qū)（ 7 個） 三相區(qū)（ 3 個） ② 相圖中的線 液相線， 固相線，同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變線，奧氏體飽和固溶度線，鐵素體飽和固溶度線，包晶反應(yīng)線，共晶反應(yīng)線，共析反應(yīng)線，鐵素體磁性轉(zhuǎn)變線，滲碳體磁性轉(zhuǎn)變線 ③ 相圖中的點 思考： 請在相圖上分別找出這些線所在位置 43 （ 3） 典型鐵 碳合金平衡結(jié)晶過程分析 ① 工業(yè)純鐵 (Wc≤ %)的結(jié)晶過程 ② 共析鋼 (Wc = % )的結(jié)晶過程 思考： 請對這七種合金，分析其從高溫到低溫冷卻時，組織結(jié)晶的過程，利用杠桿定理計算組織中不同平衡相的相對含量，指出室溫下的組織成分，及相對含量？ 44 ③ 亞共析鋼 (%＜ Wc＜ % )結(jié)晶過程 ④ 過共析鋼 (%＜ Wc≤ % )的結(jié)晶過程 ⑤共晶白口鑄鐵 (Wc=%)的 結(jié)晶過程 ⑥亞共晶白口鑄鐵 (%Wc%)結(jié)晶過程 45 ⑦過共晶白口鑄鐵 (%Wc%)結(jié)晶過程 教學(xué)方法 課堂講授和提問 作業(yè)安排及課后反思 作業(yè)： 將鐵碳相圖中七種典型合金的平衡結(jié)晶過程，計算常溫組織中相的相對含量 P230 第 9， 10 題 課前準備情況及其他相關(guān)特殊要求 要求閱讀《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教材第五章第三節(jié)的內(nèi)容，并回答如下問題： 亞共晶白口鑄鐵室溫組織有哪些，相有哪些？ 46 教學(xué)單元十 三 教學(xué)日期 第 10 周 、第 11 周 （第二十 、二十一 次課） 教學(xué)目標 掌握擴散的主要機制，了解擴散系數(shù)的計算方法 教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點） 內(nèi)容 ： 擴散定律及其應(yīng)用 擴散機制 重點： 擴散第一第二定律擴散的微觀機制 難點： 擴散的微觀機制 教學(xué)過程 （ 1） 擴散第一定律 (穩(wěn)態(tài)擴散 ) （ 2） 擴散第二定律 (非穩(wěn)態(tài)擴散 ,dc/dt≠ 0 ) ① 擴散第二方程 ② 擴散第二方程的應(yīng)用 （ 1） 擴散的主要機制 ① 間隙機制 ② 空位機制 柯肯達爾效應(yīng) （ 2） 擴散系數(shù) ① 擴散系數(shù)的微觀表示 ② 互擴散系數(shù) 思考： 想一想兩個定律的適用條件有何不同？ 47 （ 3） 擴散激活能 ① 間隙擴散的激活能 ② 空位擴散的激活能 教學(xué)方法 課堂講授和提問 作業(yè)安排及課后反思 思考： 如何解釋柯肯達爾效應(yīng)？ 課前準備情況及其他相關(guān)特殊要求 要求閱讀《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教材第七章第二節(jié)的內(nèi)容，并回答如下問題： 擴散的主要機制有哪些？ 48 教學(xué)單元十 四 教學(xué)日期 第 12 周（第 二 十 二 次課） 教學(xué)目標 掌握金屬變形的主要階段，理解彈性變形 的實質(zhì) 教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點） 內(nèi)容 ： 金屬變形概述及彈性變形 重點： 金屬變形的階段 難點： 金屬彈性變形的實質(zhì) 教學(xué)過程 金屬拉伸變形的三個階段 （ 1） 彈性變形的主要特點 ① 變形可逆 ② 應(yīng)力－應(yīng)變呈線性關(guān)系 （ 2） 彈性模量的物理意義 —— 原子間結(jié)合力強弱的反映 （ 3） 彈性模量在工程上的應(yīng)用 —— 對零（構(gòu)）件進行剛度設(shè)計 思考： 想一想拉伸變形過程中三個階段具有怎樣的特點？ 思考： 想一想怎樣利用雙原子模型來理解彈性模量的物理意義？ 49 教學(xué)方法 課堂講授和提問 作業(yè)安排及課后反思 思考： 金屬彈性變形的實質(zhì)是什么？ 課前準備情況及其他相關(guān)特殊要求 要求閱讀《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教材第八章第一、二、三節(jié)的內(nèi)容，并回答如下問題： 金屬變形可以分為幾個階段？ 50 教學(xué)單元十 五 教學(xué)日期 第 12 周（第 二 十 三 次課） 教學(xué)目標 掌握 滑移與孿生的微觀機制 教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點） 內(nèi)容 ： 滑移與孿生變形 重點： 滑移與孿生的微觀機制 難點： 滑移與孿生的微觀機制 教學(xué)過程 （ 1）晶體的滑移 — 晶體中特定晶面兩側(cè)的晶體沿該面內(nèi)特定方向的相對滑動 （ 2）晶體滑移的觀察 滑移線 — 晶體滑移在晶體表面形成的臺階稱為滑移線 ? 滑移帶 — 聚集在一起的滑移線稱為滑移帶 晶體的滑移是通過晶體中位錯線的滑移而進行的 晶體的滑移面應(yīng)是晶體的最密排面，滑移方向應(yīng)是晶體的最密排方向 — 晶體的滑移面與該面內(nèi)的一個滑移方向的組合 （ 1） 晶體的常見滑移系 （ 2） 滑移系數(shù)目對金屬塑性的影響 滑移系數(shù)目越多，金屬的塑性越好 思考： 面心立方、體心立方、密排六方各有多少個滑移系？ 思考： 想一想為什么滑移面 是晶體的最密排面，滑移方 向 是晶體的最密排方向 ？ 51 （以面心立方晶體為例） 孿生變形 — 晶體中部分區(qū)域通過均勻切變，與未均勻切變區(qū)的晶體位向 形成鏡面對稱的塑性變形方式 （ 1）孿生變形過程 晶體中相鄰的孿生面沿面內(nèi)的孿生方向依次滑移特定的距離 （ 2）孿生機制 (以面心立方為例 ) — 極軸位錯機制 （ 3） 影響孿生變形的因素 晶體滑移系數(shù)目越少，越容易孿生 層錯能越低，孿生應(yīng)力也越低，孿生越容易 （ 4）孿晶的觀察 （ 5）孿生與滑移的比較 教學(xué)方法 課堂講授和提問 作業(yè)安排及課后反思 思考： 滑移與孿生的微觀機制有什么不同？ 課前準備情況及其他相關(guān)特殊要求 要求閱讀《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教材第八章第三節(jié)的內(nèi)容，并回答如下問 題： 對于體心立方、面心立方、密排六方他們的滑移系各有多少個？ 52 教學(xué)單元十 六 教學(xué)日期 第 13 周（第 二 十 四、二十五 次課） 教學(xué)目標 掌握單晶體及多晶體塑性變形的特點 教學(xué)內(nèi)容（含重點、難點） 內(nèi)容 ： 單晶體和多晶體的塑性變形 重點： 掌握單晶體及多晶體塑性變形的特點 難點： 晶體滑移系分析 教學(xué)過程 （ 1） 施密特定律 ① 作用在滑移系上的分切應(yīng)力 ② 施密特定律 作用在分切應(yīng)力最大的滑移系上的應(yīng)力達到晶體滑移的臨界分切應(yīng)力時，該滑移系開動 （ 2） 晶體的始滑移系 晶體滑移的臨界分切應(yīng)力相同的條件下，分切應(yīng)力最大的滑移系首先開動，該滑移系稱為晶體的始滑移系 ① 計算比較法 逐一計算并比較各滑移系的取向因子，取向因子最大的為始滑移系 ② 標準投影圖解法（了解） （ 3）晶體滑移的種類 ①單滑移 只有一個滑移系開動的滑移 53 ② 多滑移 多個滑移系同時開動的滑移 ③ 交滑移 當晶體滑移受阻時，另一個與原滑移方向相同但滑移面不同的交滑移系開動使滑