材料科學基礎教案ppt課件(完整版)

　　

【正文】 這種由金屬正離子與電子氣之間相互作用而結合的方式稱為金屬鍵。離子晶體具有很好的絕緣性。 在立方系中繪出 ｛ 110｝ 、 ｛ 111｝ 晶面族所包括的晶面 ， 及（ 112） 和 （ 10） 晶面 。因此化學成分、組織結構是決定材料性能的內因，而加工工藝則是促使材料組織結構變化最終導致性能變化的外因。因此史學家將人類發展分為石器時代、青銅器時代、鐵器時代、水泥時代、鋼時代、硅時代和新材料時代。 4. 正確處理《材料科學基礎》與基礎課、專業課的關系：即利用基礎課所學過的知識來講授《材料科學基礎》，結合專業特點講授《材料科學基礎》。 教學指導思想 1. 從材料科學與工程材料應用的角度出發講授 《材料科學基礎 》 ， 體現 21世紀教學理念 、 教學改革精神和世界工程教育思想 。材料科學基礎的任務是根據工程和科學技術發展的需要設計研制新型工程材料；解決材料制備原理和工藝方法，獲取可供使用的工程材料；解決材料在加工和使用過程中組織結構和性能變化的微觀機理，從中找出合宜的加工工藝、強化工藝和延壽措施；創新測試材料成分、組織結構和性能的方法，完善測試技術；合理地選擇和使用工程材料。 材料科學基礎包含緒論、材料的結構、晶體缺陷、結晶理論、二元相圖（含鐵碳相圖）、三元相圖、塑性變形理論、再結晶理論等八部分。具有三多的特點；即所謂內容頭緒多、原理規律多（涉及原理、規律幾十個）、概念定義多（名詞、定義近 300個），由于該課程具有上述特點，加之有些微觀結構看不見、摸不到，而且課程內容枯燥、乏味，因此，教師感到難教，學生感到難學。 教學方法 1. 采用啟發式、歸納類比法、教學模型、電化教學等傳統教學方法。以達到按照教學目的要求，學生能夠自覺地學好本課程的教學內容。 1946～現在，繼續向金屬材料因狀態不同導致性能差異的方向發展，進一步弄清相變和強化的機理，在更深的層次上研究結構與性能的關系。 教學重點 典型金屬材料的晶體結構； 合金相結構 金屬材料的結構與性能的關系； 高分子材料及陶瓷材料的結構及性能特點 。 實 驗 金相試樣的制備 1學時； 金相顯微鏡的使用 1學時 。 金屬鍵 形成 金屬原子結構的特點是外層電子少，原子容易失去其價電子而成為正離子。 范德華鍵 形成 有些物質的分子具有極性，其中分子的一部分帶有正電荷，而分子的另一部分帶有負電荷，一個分子的正電荷部位和另一分子的負電荷部位間，以微弱靜電引力相引，使之結合在一起稱為范德華鍵（或分子鍵）。 這種點的空間排列稱為空間點陣 ， 簡稱點陣 ， 這些點叫陣點 。 定出欲求晶向上任意兩個點的坐標 。總的來說，低指數晶面的面間距較大，高指數晶面的面間距較小、如圖1— 13所示。 根據溶質原子在溶劑中是占結點位置還是占間隙位置，可將其分為置換固溶體何間隙固溶體。 5. 如何表示晶體中位錯密度 ？ 金屬材料中的位錯密度與其強度有何關系 ？ 與晶內相比晶界有那些特點 ？ 作 業（ 1） 銅的空位生成能 1019J， 試計算 1000℃ 時 ，1cm3銅所包含的空位數 ， 銅的密度 ， 相對原子質量 ， 玻爾茲曼常數 K= 1023J/K。 教學過程 一 、 復習上一節內容 二 、 導入新課 三 、 講授新課 四 、 小結 五 、 思考題 六 、 作業 思考題 1. 液態金屬結構與固態金屬結構有何區別 ，試述小體積液態純金屬結晶過程 。 3. 按含碳量可將鐵碳合金分為那幾類 ？ 它們的力學性能隨含碳量的增加有何變化規律 ？ 4. 何為平衡分配系數 ？ 研究固溶體合金凝固時的溶質分布有何實際意義 。 教學重點 1. 三元共晶相圖； 2. 三元相圖應用舉例。 主要內容 彈性變形； 塑性變形的機理； 塑性變形對組織與性能的影響； 金屬及合金強化的位錯解釋。 5． 銅單晶臨界分切應力為 1Mpa， 設拉力軸在圖 71中的陰影三角形中 ， 求： （ 1） 開始滑移的最小拉應力 ， 并在陰影三角形中示意標出最小拉應力所對應的拉力軸的位置 。 教學難點 回復、再結晶、晶粒長大過程及其機制 教學過程 一 、 復習上一節內容 二 、 導入新課 三 、 講授新課 四 、 小結 五 、 思考題 六 、 作業 講授新課 形變金屬及合金在退火過程中的變化； 回復； 再結晶； 晶粒長大； 金屬的熱變形 思考題 1． 冷變形金屬加熱到 ， 隨保溫時間的增長 ， 組織性能要發生那些變化 ？ 2． 回復的類型有幾種 ？ 簡述其機制 。 6. 何為超塑性 ？ 如何實現超塑性 ？ 研究超塑性對生產實踐有何實際意義 ？ 實驗教學 金屬塑性變形與再結晶 2學時 教學參考書 1． 《 金屬力學性質的微觀理論 》 哈寬富 科學出版社 1983年 2． 《 材料科學基礎 》 潘金生等 清華大學出版社 2021年 。 若在 100℃ 回復到相同程度則需要 50min， 求該金屬的回復激活能 。 7．證明面心立方晶體發生孿生變形時，產生的切變量為 。 塑性變形對組織與性能的影響； 變形對組織與性能的影響 教學難點 彈性變形的機制； 塑性變形的機理； 金屬及合金強化的位錯解釋。 教學過程 一 、 復習上一節內容 二 、 導入新課 三 、 講授新課 四 、 小結 五 、 思考題 六 、 作業 講授新課 三元相圖的成分表示方法及定量法則； 三元勻晶相圖 、 三元共晶相圖； 相平衡轉變； 三元相圖應用舉例 。 作 業 何為成份過冷 ？ 影響成份過冷的因素有那些 ？ 試述區域提純的原理 。 4 形核為什么需要形核功 ？ 均勻形核與非均勻形核形核功有何差別 ？ 作 業 分析純金屬生長形態與溫度梯度的關系 。 作 業（ 2） 如圖 22， 某晶體滑移面上有一個 柏氏矢量為 b的位錯環 ， 受到均勻切應力 τ作用 ， 試分 析： （ 1） 該位錯環各段位錯的結構類型； （ 2） 求各段位錯所受的力； （ 3） 在 τ的作用下 ， 位錯環將如何運動 ？ （ 4） 在 τ的作用下 ， 位錯環穩定不動 ， 其最小半徑應該多大 ？ 畫圖說明 FR位錯源位錯增殖過程 。 種類： （ 1） 正常價化合物 （ 2） 電子化合物 （ 3） 間隙相與間隙化合物 （ 4） 拓撲密堆相 第五部分 晶體缺陷 一 、 教學目的及要求 二 、 主要內容 三 、 學時安排 四 、 教學重點 五 、 教學難點 六 、 教學過程 七 、 思考題 八 、 作業 九 、 實驗教學 十 、 教學參考書 教學目的及要求 通過本章的學習，使掌握晶體缺陷的類型、各類缺陷的結構特征、性質及其對材料性能的影響。 材料的晶體結構 典型金屬的晶體結構 共價晶體的晶體結構 離子晶體的晶體結構 合金相結構 典型金屬的晶體結構 體心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 原子排列特征 晶格 常數 a＝ b＝ c， α ＝ β