07310140材料科學(xué)與方法課程教學(xué)大綱

07310140材料科學(xué)與方法課程教學(xué)大綱材料科學(xué)討論方法

MaterialsScienceandResearchMethod

課程編號(hào)：07310140

學(xué)分：2

學(xué)時(shí)：30（其中：講課學(xué)時(shí)：30試驗(yàn)學(xué)時(shí)：0上機(jī)學(xué)時(shí)：0）先修課程：材料科學(xué)基礎(chǔ)

高分子材料工程，材料成型及控適用專業(yè)：金屬材料工程，無(wú)機(jī)非金屬材料工程，

制工程，冶金工程、復(fù)合材料與工程

教材：戴起勛等.材料科學(xué)討論方法（二版）.國(guó)防工業(yè)出版社，2024

開課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院

、課程的性質(zhì)與任務(wù)：

該課程作為材料類各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)學(xué)問平臺(tái)之一設(shè)置。該課程體系的目的是使材料類各專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的同學(xué)對(duì)材料科學(xué)與工程學(xué)科的內(nèi)在科學(xué)規(guī)律和進(jìn)展趨勢(shì)有一個(gè)宏觀的熟悉，對(duì)材料的討論開發(fā)思路和各種方法有一個(gè)科學(xué)辨證的概念，進(jìn)一步激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)樂觀性和創(chuàng)新精神，為以后各有關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。本課程基本的任務(wù)是：

1、了解材料科學(xué)與工程學(xué)科的歷史、地位、作用；

2、把握現(xiàn)代材料討論和技術(shù)開發(fā)工作的基本方法、基本過程、基本思路和基本分析手段；

3、從宏觀到微觀比較深化地了解各類材料的共同特點(diǎn)與共同的效應(yīng)；

4、樹立材料的成分、結(jié)構(gòu)、加工制備、性質(zhì)、使用功能和環(huán)境間的系統(tǒng)工程概念；

5、培育同學(xué)一種對(duì)材料科學(xué)的創(chuàng)新思維、材料討論創(chuàng)新活動(dòng)的科學(xué)方法及材料討論創(chuàng)新成果的分析力量。

、課程的基本內(nèi)容及要求：第1章材料科學(xué)進(jìn)展史

1、教學(xué)內(nèi)容

材料科學(xué)在人類歷史進(jìn)展各個(gè)階段的狀況及成就，石器時(shí)代，青銅時(shí)代，鐵器時(shí)代，近代和現(xiàn)代的幾次工業(yè)革命中材料的進(jìn)展與對(duì)促進(jìn)生產(chǎn)力的作用，特殊著重近代和現(xiàn)代時(shí)期的材料進(jìn)展?fàn)顩r。

2、基本要求

了解材料學(xué)科的進(jìn)展史及在人類進(jìn)展的歷史進(jìn)程中的作用，了解自然科學(xué)的各種討論方法在材料科學(xué)中的應(yīng)用。

第2章材料科學(xué)共性

1、教學(xué)內(nèi)容

全材料科學(xué)的形成過程材料學(xué)科的細(xì)分化到綜合、材料學(xué)科的交叉和滲透、材料科學(xué)與工程

的形成；材料科學(xué)與工程學(xué)科的地位和特點(diǎn)；材料科學(xué)的共性規(guī)律晶體學(xué)結(jié)構(gòu)規(guī)律、材料缺陷與斷裂強(qiáng)度、材料的相變?cè)?、材料的形變與斷裂規(guī)律、材料的強(qiáng)韌化原理；材料的共同效應(yīng)界面效應(yīng)、表面效應(yīng)、復(fù)合效應(yīng)、外形記憶效應(yīng)、動(dòng)態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)和納米效應(yīng)。

2、基本要求把握金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料等三大類各類材料組織、性能和應(yīng)用的主要特點(diǎn)及其共同的特性。了解三大材料的交叉與融合這一現(xiàn)代科學(xué)討論進(jìn)展的特點(diǎn)；了解討論方法的創(chuàng)新、數(shù)學(xué)理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展在新材料、新技術(shù)開發(fā)中的作用。熟識(shí)形成現(xiàn)代材料科學(xué)與工程高?？频幕A(chǔ)。

第3章材料討論基本方法

1、教學(xué)內(nèi)容

重點(diǎn)介紹材料討論的自然科學(xué)基本方法、特點(diǎn)及應(yīng)用類比法、歸納法、演繹法、移植法、組合法、系統(tǒng)分析法、黑箱法、相關(guān)法、數(shù)學(xué)方法、模型法等。2、基本要求

全面了解材料討論的自然科學(xué)基本方法，重點(diǎn)把握歸納法、演繹法、模型法、系統(tǒng)法等。

第4章材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)分析

1、教學(xué)內(nèi)容

材料結(jié)構(gòu)的基本特性可分與窮盡、轉(zhuǎn)變與守恒、表象與真實(shí)、量變與質(zhì)變；材料性能的基本特性現(xiàn)象與本質(zhì)、區(qū)分與聯(lián)系、復(fù)合與轉(zhuǎn)換、主要與次要等；材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；材料結(jié)構(gòu)的測(cè)定與表征；材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與掌握；結(jié)構(gòu)與性能的系統(tǒng)分析方法；材料結(jié)構(gòu)的自組織；材料結(jié)構(gòu)的仿生討論；材料過程的基本原理和材料過程的能量分析方法。

2、基本要求熟悉材料結(jié)構(gòu)與性能是材料體系中直接相關(guān)的問題，是材料科學(xué)中的核心。把握各類材料的基本結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律、材料性能的基本特性、結(jié)構(gòu)與性能的系統(tǒng)分析方法。把握材料過程的基本原理、分析方法及評(píng)價(jià)參量。

第5章材料使用與環(huán)境評(píng)價(jià)方法

1、教學(xué)內(nèi)容

材料與環(huán)境、資源的關(guān)系材料生產(chǎn)對(duì)環(huán)境和資源的影響、生態(tài)環(huán)境材料與能源材料、材料流理論；材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)、材料環(huán)境協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)、生態(tài)環(huán)境材料設(shè)計(jì)的原則、金屬材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)、非金屬材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)性產(chǎn)品的設(shè)計(jì)；材料環(huán)境適應(yīng)性評(píng)估材料工況環(huán)境適應(yīng)性評(píng)估、材料自然環(huán)境適應(yīng)性評(píng)估。

2、基本要求增加現(xiàn)代材料進(jìn)展的環(huán)境因素意識(shí)，重視材料的資源和環(huán)境污染的問題。把握材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)的基本方法與思路。

第6章材料計(jì)算設(shè)計(jì)與方法

1、教學(xué)內(nèi)容

材料設(shè)計(jì)概述定義、進(jìn)展、范圍、層次、任務(wù)；材料設(shè)計(jì)的主要途徑與方法從相圖角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，從數(shù)量冶金學(xué)角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，基于量子理論的設(shè)計(jì)，基于物理、數(shù)值模擬的設(shè)計(jì)，多尺度

材料模型與計(jì)算設(shè)計(jì)；材料設(shè)計(jì)的主要技術(shù)；數(shù)學(xué)方法在計(jì)算設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有限元法、遺傳算法、分形理論等；材料計(jì)算設(shè)計(jì)實(shí)例復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性與討論方法，超硬材料計(jì)算設(shè)計(jì)，工程應(yīng)用層次的材料計(jì)算設(shè)計(jì)。2、基本要求

把握材料設(shè)計(jì)的基本概念，要熟悉到材料科學(xué)從閱歷科學(xué)逐步走向理性科學(xué)，很重要的進(jìn)展方向是模擬設(shè)計(jì)和計(jì)算設(shè)計(jì)。了解各種數(shù)學(xué)方法在計(jì)算設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，了解國(guó)內(nèi)外在模擬設(shè)計(jì)方面取得的主要成果，了解材料計(jì)算設(shè)計(jì)領(lǐng)域的討論動(dòng)態(tài)。第7章材料物理模擬與數(shù)值模擬

1、教學(xué)內(nèi)容模型化的基本概念、數(shù)值模型化與模擬、基本范疇與分類、基本思路；材料討論的物理模擬基本概念、金屬塑性加工物理模擬、薄板沖壓工藝模擬技術(shù)、塑料注射成形過程模擬仿真；材料討論的數(shù)值模擬基本概念、鑄造工藝過程的數(shù)值模擬、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬應(yīng)用的實(shí)例。

2、基本要求把握物理模擬與數(shù)值模擬的基本概念、方法和思路。了解目前物理模擬與數(shù)值模擬方面所進(jìn)行的討論及取得的成果。

第8章材料失效分析方法（可布置自學(xué)）

1、教學(xué)內(nèi)容

材料失效分析概述概念、思路、方法、作用與進(jìn)展；材料主要失效類型材料的變形、材料的斷裂、材料的腐蝕、材料的磨損、材料的其它失效形式。

2、基本要求

熟悉到材料的設(shè)計(jì)—組成—制備—結(jié)構(gòu)—性能—使用—環(huán)境是材料討論的主線；熟悉材料失效分析的重要性；把握材料失效分析的基本概念及方法。

第9章材料經(jīng)濟(jì)學(xué)

1、教學(xué)內(nèi)容

材料的循環(huán)：生態(tài)材料、再生材料、綠色材料技術(shù)。材料的選用與競(jìng)爭(zhēng)：材料選用的基本原則、各類材料的競(jìng)爭(zhēng)、材料競(jìng)爭(zhēng)的國(guó)際化；材料的經(jīng)濟(jì)分析：材料經(jīng)濟(jì)分析方法、材料經(jīng)濟(jì)的能源與環(huán)境因素、材料經(jīng)濟(jì)的潛在效益。

2、基本要求

了解材料循環(huán)、綠色材料技術(shù)和材料經(jīng)濟(jì)分析的基本概念。

第10章材料進(jìn)展前沿與重點(diǎn)（學(xué)術(shù)報(bào)告）

1、教學(xué)內(nèi)容

新材料討論與進(jìn)展概況信息功能材料、生物材料、其它功能材料、功能復(fù)合材料、生態(tài)環(huán)境材料、能源材料；納米材料與納米技術(shù)；材料制備工藝與技術(shù)的開發(fā)；材料設(shè)計(jì)與一體化技術(shù)；材料科學(xué)基礎(chǔ)理論的深化討論；傳統(tǒng)材料與表面技術(shù)。

2、基本要求

了解材料科學(xué)與工程各領(lǐng)域的進(jìn)展趨勢(shì)，了解各類新材料開發(fā)的意義。

三、課程學(xué)時(shí)安排:

四、大綱說(shuō)明

本課程方案學(xué)時(shí)為30左右，可依據(jù)詳細(xì)狀況支配各章節(jié)的學(xué)時(shí)數(shù)，有些章節(jié)的內(nèi)容可自學(xué)。第10章材料科學(xué)進(jìn)展前沿與重點(diǎn)，可作為多媒體學(xué)術(shù)報(bào)告1~2次。可支配1~2次課堂爭(zhēng)論和習(xí)作小論文，同學(xué)自己查閱組織資料寫作，學(xué)時(shí)為2學(xué)時(shí)，

作為課程實(shí)踐環(huán)節(jié)。

教材中有關(guān)例子可以選擇性地講授，或另選更好的例子。該課程為考查課，考查的形式可以是多樣的，可開卷考查一些基本內(nèi)容；可以布置一些題目及要求讓同學(xué)去查找有關(guān)資料，經(jīng)過編寫整理后作為大作業(yè)交給老師；也可以口試形式讓同學(xué)隨機(jī)抽簽回答幾個(gè)問題來(lái)評(píng)定成果。每一種方法都要結(jié)合平常成果綜合評(píng)定該課程的考查成果。

五、參考書目及學(xué)習(xí)資料

材料設(shè)計(jì).熊家炯主編..天津：天津高校出版社，2000

材料學(xué)的方法論.肖紀(jì)美著..北京：冶金工業(yè)出版社，1994

材料制造創(chuàng)造學(xué).涂銘旌著..北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000

制定人：楊娟審定人：劉軍批準(zhǔn)人：楊娟

2024年4月20日

課程簡(jiǎn)介

課程編號(hào)：07310140

課程名稱：材料科學(xué)與方法

英文名稱：MaterialsScienceandResearchMethod

學(xué)分：2

學(xué)時(shí)：30（其中：講課學(xué)時(shí)：30試驗(yàn)學(xué)時(shí)：0上機(jī)學(xué)時(shí)：0）

課程內(nèi)容：介紹材料科學(xué)進(jìn)展史；材料討論的自然科學(xué)基本方法、特點(diǎn)及應(yīng)用；材料科學(xué)的共性規(guī)律和材料的共同效應(yīng)；材料結(jié)構(gòu)的基本特性，結(jié)構(gòu)與性能的系統(tǒng)分析方法；材料過程的基本原理和過程的能量分析方法；材料與環(huán)境、資源的關(guān)系，材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)；科研選題、科學(xué)試驗(yàn)、討論成果總結(jié)；材料討論的物理模擬與數(shù)值模擬；材料計(jì)算設(shè)計(jì)的主要途徑與方法；材料失效分析與測(cè)試方法；