【正文】 造性能好 思考： 想一想平衡凝固具有什么樣的 特點 ？ 思考： 請試著推導正常凝固方程？ 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 45 2. 共晶合金的凝固 （ 1）共晶體的形態(tài)：兩相共晶體的形態(tài)與兩個相的屬性 (金 屬 (金屬間化合物 )型，非金屬 (亞金屬 ,非金屬化合物 )型 )有關 （ 2）共晶體的形核及生長 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 （ 3）先共晶相的形態(tài) 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特殊要求 閱讀相關章節(jié)，請試著推導正常凝固方程 教學單元十四 教學目標 掌握擴散的主要機制，了解擴散系數(shù)的計算方法 教學內容（含重點、難點） 內容：擴散定律及其應用 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 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 46 教學過程 （ 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 （ 2）擴散系數(shù) ①擴散系數(shù)的微觀表示 ②互擴散系數(shù) （ 3）擴散激活能 思考： 想一想兩個定律的適用條件有何不同？ 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 47 ①間隙擴散的激活能 ②空位擴散的激活能 教學方法 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？ 課前準備情況及其他相關特殊要求 要求閱讀《材料科學基礎》教材第七章第二節(jié)的內容，并回答如下問題：擴散的主要機制有哪些？ 教學單元 十 五 7. 教學目標 掌握金屬變形的主要階段，理解彈性變形的實質 7. 教學內容（含重點、難點） 內容：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 7. 教學過程 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 48 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應力－應變呈線性關系 （ 2）彈性模量的物理意義 —— 原子間結合力強弱的反映 （ 3）彈性模量在工程上的應用 —— 對零（構）件進行剛度設計 教學方法 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是什么？ 課前準備情況及其他相關特殊要求 要求閱 讀《材料科學基礎》教材第八章第一、二、三節(jié)的內容，并回答如下問題：金屬變形可以分為幾個階段？ 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？ 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 49 教學單元十六 7. 教學目標 掌握 固體的能帶理論 ； 掌握導電性、光學性能及熱學性能的能帶解釋 ；了解與電子結構相關的其它材料性能 7. 教學內容（含重點、難點） 內容： 能帶理論，導電性、光學性能及熱學性能的能帶解釋 重點： 能帶理論 難點： 導電性、光學性能及熱學性能的能帶解釋 7. 教學過程 1. 能帶的形成 ：大量原子組成晶體時，各個原子的電子云重疊而使能級分裂。的界面 （ 3）晶界能：單位面積晶界使晶體能量增高的部分 （ 1）晶體表面原子結合的特點 （ 2）表面能γ S：單位面積表面使晶體能量增高的部分 思考： 怎么計算大小角度晶界的晶界能？ 思考： 想一想與內部原子相比，表面原子有何特點？ 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 29 （ 3）晶體的表面形貌 （ 4）表面能對材料性能的影響 3. 表面吸附與晶界內吸附 （ 1）吸附現(xiàn)象：外來原子或氣體分子在界面上富集的現(xiàn)象 物理吸附 （ 2）表面吸附 化學吸附 教學方法 課堂講授和提問 作業(yè)安排及課后反思 思考：生活中那些地方利用到 了吸附現(xiàn)象？ 課前準備情況及其他相關特殊要求 要求閱讀《材料科學基礎》教材第四章第三節(jié)內容，并回答如下問題：什么是大角度晶界，什么是小角度晶界？ 教學單元九 教學目標 思考： 想一想表面能會對材料的性質產(chǎn)生怎樣的影響？ 思考： 生活中那些現(xiàn)象是吸附現(xiàn)象呢？ 思考： 各自的特點及應用？ 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 30 掌握金屬不同相結構形成的機制 教學內容（含重點、難點） 內容：材料的相結構 重點：不同相結構形成的機制 難點：化合物形成的條件，晶體結構 教學過程 相：體系中聚集狀態(tài)、成分、結構、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：半徑較大的溶質原子占據(jù)溶劑晶格的某些結點所形成的固溶體 ③固溶體中溶質原子的偏聚與有序 b. 有序固溶體（超結構） 思考： 這兩種固溶體形成時，各自的條件是什么？ 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 31 （ 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 教學方法 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系？ 課前準備情況及其他相關特殊要求 要求閱讀《材料科學基礎》教材 第五章第一節(jié)內容，并回答如下問題：什么是固溶體，什么是中間相，兩者的區(qū)別是什么？ 教學單元十 教學目標 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 教學內容（含重點、難點） 內容：二元相圖及其類型 重點：二元相圖的基本類型及平衡結晶過程的分析 難點：不平衡結晶分析 教學過程 思考： 想一想這種有序結構會對材料的性質帶來怎樣的影響？ 思考： 各種化合物形成的條件，晶體結構，結合鍵是什么？ 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 32 （ 1）相圖的建立 （ 2）成分分度 at.%— wt%— （ 3）相律 （ 1）勻晶相圖及固溶體的結晶 ①勻晶相圖：只有勻晶轉變的相圖 勻晶轉變：一個液相結晶為一種固相的轉變 ②固溶體的平衡結晶過程 (以 CuNi 合金為例 ) ③杠桿定理 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？ 思考： 請試著分析 CuNi 合金平衡結晶過程？ 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 33 ④固溶體的不平衡結晶 （ 2）共晶相圖及結晶分析 ①共晶轉變：一個確定成分的液相 ,在確定的恒溫下 ,同時結晶出兩個確定成分的固相的轉變 ②典型合金平衡結晶過程分析 ③不平衡結晶及其組織 ：非共晶成分的共晶體 思考： 想一想杠桿定律怎么推導而來的？ 思考： 產(chǎn)生不平衡結晶的原因是什么，它的危害是什么，有什么辦法來消除它？ 思考： 請學會分析共晶合金，亞共晶合金，過共晶合金的平衡結晶過程，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？ 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 34 ：靠近共晶線兩端點外側的合金，在不平衡凝固時所得到的少 量共晶體 . c. 離異共晶 （ 3）包晶相圖及結晶分析 ①包晶轉變：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 思考： 想一想這三種不平衡結晶形成的條件是什么？ 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 35 ②典型合金平衡結晶過程分析 ③包晶系合金的不平衡結晶 — 包晶偏析 ④其他類型的二元系相圖 教學方法 課堂講授和提問 作業(yè)安排及課后反思 思考：不平衡結晶產(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特殊要求 要求閱讀《材料科學基礎》教材第五章第二節(jié)內容，并回答如下問題： 1.相圖的建立方法有哪些？ 。 《 材料科學 基礎 》課程實施大綱 27 教學方法 課堂講授和提問 作業(yè)安排及課后反思 作業(yè)： P135 第 4， 5， 10 題 思考：為什么要人為地規(guī)定位錯線及其柏氏矢量的正方向？ 課前準備情況及其他相關特殊要求 要求閱讀《材料科學基礎》教材第四章第二節(jié)內容，并回答如下問題： ？