西安建筑科技大学“材料物理性能”课程教学大纲 课程编号:305206 课程类型:学科方向课 学时:64学分:4 适应对象:材料科学与工程专业本科生 先修课程:材料力学、物理化学、材料科学基础、材料工程基础 使用教材:《材料物理性能》,肖国庆等,中国建材工业出版社,2004 参考书 《无机材料物理性能》,关振铎等,清华大学出版社,1992 2.《材料物理性能》,陈树川等,上海交大出版社,199 3.《陶瓷材料物理性能》,华南工学院、南京化工学院、清华大学,中国建筑工业出版社,1980 4.《 Introduction to ceramics》,w.D. Kingery,中国建筑工业出版社,1980 课程性质、目的和任务 材料物理性能课程是材料科学与工程专业学生在学习完髙等数学、普通物理、材料力学、无机化学和物理化 学等课程后开设的一门专业基础课。它主要讲授材料的组成和结构(包括物质结构和显微结构)与材料物理性能 之间关系的一门科学。通过本课程的学习,使学生掌握材料的主要物理性能及其影响因素,了解生产过程、材料 结构与材料性能之间的关系,使学生在从事材料的科硏或生产过程中能够根据材料的服役条件选择合适的材料, 根据使用要求开发满足使用性能的新材料,同时为同学学习材料工艺学和毕业设计(论文)打下坚实的理论基 课程教学内容及要求 绪论 第一章材料的弹性变形 内容:广义虎克定律,弹性模量的本质及其物理意义,弹性模量、剪切模量、泊松比及体积模量的关系, 影响 弹性模量的主要因素,滞弹性的基本概念,滞弹性的力学模型。 基本要求 掌握广义虎克定律及弹性模量的物理意义[; 2.理解弹性模量、剪切模量、泊松比及体积模量的关系[2] 3.了解影响弹性模量的主要因素[3]
西安建筑科技大学“材料物理性能”课程教学大纲 课程编号： 305206 课程类型：学科方向课 学 时： 64 学分： 4 适应对象：材料科学与工程专业本科生 先修课程：材料力学、物理化学、材料科学基础、材料工程基础 使用教材 ：《材料物理性能》，肖国庆等，中国建材工业出版社， 2004 参考书： 1 . 《无机材料物理性能》，关振铎等，清华大学出版社， 1992 2 . 《材料物理性能》，陈树川等，上海交大出版社， 1999 3 . 《陶瓷材料物理性能》，华南工学院、南京化工学院、清华大学，中国建筑工业出版社， 1980 4 . 《 Introduction to ceramics 》， W. D. Kingery ，中国建筑工业出版社， 1980 一、课程性质、目的和任务 材料物理性能课程是材料科学与工程专业学生在学习完高等数学、普通物理、材料力学、无机化学和物理化 学等课程后开设的一门专业基础课。它主要讲授材料的组成和结构（包括物质结构和显微结构）与材料物理性能 之间关系的一门科学。通过本课程的学习，使学生掌握材料的主要物理性能及其影响因素，了解生产过程、材料 结构与材料性能之间的关系，使学生在从事材料的科研或生产过程中能够根据材料的服役条件选择合适的材料， 根据使用要求开发满足使用性能的新材料，同时为同学学习材料工艺学和毕业设计（论文）打下坚实的理论基 础。 二、课程教学内容及要求 绪论 第一章 材料的弹性变形 内容 ： 广义虎克定律，弹性模量的本质及其物理意义，弹性模量、剪切模量、泊松比及体积模量的关系， 影响 弹性模量的主要因素，滞弹性的基本概念，滞弹性的力学模型。 基本要求 ： 1 ．掌握广义虎克定律及弹性模量的物理意义 [1] ； 2 ．理解弹性模量、剪切模量、泊松比及体积模量的关系 [2] ； 3 ．了解影响弹性模量的主要因素 [3] ；
4.了解滞弹性的基本概念[3] 重点:广义虎克定律及弹性模量的物理意义。 难点:广义虎克定律及弹性模量的物理意义。 第二章材料的塑形变形 内容:滑移的基本概念,临界剪切应力,理论屈服强度,位错的概念,塑性变形的位错运动理论,多晶体 的塑性变形,无机材料不易产生塑性变形的原因。 基本要求 掌握滑移的基本概念及理论屈服强度[; 2.掌握塑性变形的位错运动理论[ 3.理解无机材料不易产生塑性变形的原因[2] 4.了解多晶体的塑性变形[3]。 重点:滑移的基本概念及理论屈服强度;塑性变形的位错运动理论。 难点:理论屈服强度;塑性变形的位错运动理论。 第三章材料的高温蠕变 内容:蠕变的概念,广义蠕变与狭义蠕变,典型的蠕变曲线,蠕变的基本理论,影响蠕变的因素。 基本要求 1.掌握蠕变的概念[ 2.理解蠕变的基本理论[2] 3.了解影响蠕变的因素[3]。 重点:蠕变的概念与基本理论 难点:蠕变基本理论。 第四章粘性流动 内容:粘度的概念,粘性流动的流动模型,影响粘度的因素。 基本要求 掌握粘度的概念[; 2.理解粘性流动的流动模型[2] 3.了解影响粘度的因素[3]。 重点:粘度的概念及其影响因素
4 ．了解滞弹性的基本概念 [3] ； 重点 ： 广义虎克定律及弹性模量的物理意义。 难点 ： 广义虎克定律及弹性模量的物理意义。 第二章 材料的塑形变形 内容 ： 滑移的基本概念，临界剪切应力，理论屈服强度，位错的概念，塑性变形的位错运动理论，多晶体 的塑性变形，无机材料不易产生塑性变形的原因。 基本要求 ： 1 ．掌握滑移的基本概念及理论屈服强度 [1] ； 2 ．掌握塑性变形的位错运动理论 [1] ； 3 ．理解无机材料不易产生塑性变形的原因 [2] ； 4 ．了解多晶体的塑性变形 [3] 。 重点 ： 滑移的基本概念及理论屈服强度；塑性变形的位错运动理论。 难点 ： 理论屈服强度；塑性变形的位错运动理论。 第三章 材料的高温蠕变 内容 ： 蠕变的概念，广义蠕变与狭义蠕变，典型的蠕变曲线，蠕变的基本理论，影响蠕变的因素。 基本要求 ： 1 ．掌握蠕变的概念 [1] ； 2 ．理解 蠕变的基本理论 [2] ； 3 ．了解 影响蠕变的因素 [3] 。 重点 ： 蠕变的概念与基本理论。 难点 ： 蠕变基本理论。 第四章 粘性流动 内容 ： 粘度的概念，粘性流动的流动模型，影响粘度的因素。 基本要求 ： 1 ．掌握粘度的概念 [1] ； 2 ．理解粘性流动的流动模型 [2] ； 3 ．了解影响粘度的因素 [3] 。 重点 ： 粘度的概念及其影响因素
难点:粘性流动的流动模型 第五章材料的断裂 内容:断裂的形式及脆性断裂行为,裂纹的起源与扩展方式,断裂的认识过程,断裂力学的分类,理论结 合强度, Griffith微裂纹理论,裂纹尖端的应力场及应力场强度因子,平面应变断裂韧性,裂纹扩展的动力与阻 力,裂纹尖端塑性区及应力场强度因子的修正,无机材料的脆性和克服脆性、提高强度的措施。 基本要求: 理解断裂的形式及脆性断裂行为[2 2.了解裂纹的起源与扩展方式[3]; 3.掌握理论结合强度[1 掌握 Griffith微裂纹理论[ 5.掌握应力场强度因子和平面应变断裂韧性[ 6.了解裂纹尖端塑性区及应力场强度因子的修正[3] 7·掌握无机材料的脆性和克服脆性、提高強度的措施[ 重点:理论结合强度;(riih微裂纹理论;应力场强度因子和平面应变断裂韧性;无机材料的脆性和克服 脆性、提高强度的措施。 难点:理论结合强度; Griffith微裂纹理论;应力场强度因子和平面应变断裂韧性;裂纹尖端塑性区及应力 场强度因子的修正 第六章材料的热学性能 内容:晶体的点阵振动,材料的热容,材料的热膨胀,材料的热传导,热震稳定性。 基本要求 理解晶体的点阵振动[2]; 2.掌握热容的概念、热容的经验理论与量子理论 3.掌握热膨胀的概念、机理及影响热膨胀的因素[ 4.了解多晶体和复合材料的热膨胀[3]; 5·掌握热传导的概念、傅立叶定律及热传导的微观机理 6.了解影响热传导的因素[3] 7.掌握热应力、热震稳定性的概念及热震稳定性的评价[]; 8.理解热震断裂与热震损伤因子[2] 9.了解影响热震稳定性的因素[3]
难点 ： 粘性流动的流动模型 第五章 材料的断裂 内容 ： 断裂的形式及脆性断裂行为，裂纹的起源与扩展方式，断裂的认识过程，断裂力学的分类，理论结 合强 度， Griffith 微裂纹理论，裂纹尖端的应力场及应力场强度因子，平面应变断裂韧性，裂纹扩展的动力与阻 力， 裂纹尖端塑性区及应力场强度因子的修正，无机材料的脆性和克服脆性、提高强度的措施。 基本要求 ： 1 ．理解断裂的形式及脆性断裂行为 [2] ； 2 ．了解裂纹的起源与扩展方式 [3] ； 3 ．掌握理论结合强度 [1] ； 4 ．掌握 Griffith 微裂纹理论 [1] ； 5 ．掌握应力场强度因子和平面应变断裂韧性 [1] ； 6 ．了解裂纹尖端塑性区及应力场强度因子的修正 [3] ； 7 ．掌握无机材料的脆性和克服脆性、提高强度的措施 [1] 。 重点 ： 理论结合强度； Griffith 微裂纹理论；应力场强度因子和平面应变断裂韧性；无机材料的脆性和克服 脆性、提高强度的措施。 难点 ： 理论结合强度； Griffith 微裂纹理论；应力场强度因子和平面应变断裂韧性；裂纹尖端塑性区及应力 场强度因子的修正。 第六章 材料的热学性能 内容 ：晶体的点阵振动，材料的热容，材料的热膨胀，材料的热传导，热震稳定性。 基本要求 ： 1 ．理解晶体的点阵振动 [2] ； 2 ．掌握热容的概念、热容的经验理论与量子理论 [1] ； 3 ．掌握热膨胀的概念、机理及影响热膨胀的因素 [1] ； 4 ．了解多晶体和复合材料的热膨胀 [3] ； 5 ．掌握热传导的概念、傅立叶定律及热传导的微观机理 [1] ； 6 ．了解影响热传导的因素 [3] ； 7 ．掌握热应力、热震稳定性的概念及热震稳定性的评价 [1] ； 8 ．理解热震断裂与热震损伤因子 [2] ； 9 ．了解影响热震稳定性的因素 [3]
重点:热容的经验理论与量孑理论;热暟胀的机理;傅立叶定律及热传导的微观机理;热震稳定性的评 价;热震断裂与热震损伤因子 难点:热容的量子理论;热膨胀的机理;热传导的微观机理;热震断裂与热震损伤因子。 第七章材料的电学性能 内容:材料的电导,超导电性,介质的极化,介质损耗,介电强度,铁电性与压电性,热电性。 基本要求 1.掌握电导的微观机理和物理效应[] 2.理解离子电导与电子电导[2]; 3.了解超导现象、超导体分类及超导理论[3] 4.掌握极化的概念、微观机理及其量度[]; 5·理解宏观电场、局部电场与克劳修斯一莫索蒂方程[2] 6.了解极化的主要形式及其相互之间的比较[3] 7.掌握介质损耗的基本概念以及介质损耗的邢式[; 8.了解介电强度的概念与介质击穿的主要形式[ 9.理解自发极化的微观机理、电滞回线与铁电畴[2] 10.了解铁电体的性能及其应用[3] l1.理解压电效应、机理与压电方程[2] 12.了解热电性的概念与应用[3]。 重点:电导的微观机理;离子电导与电子电导;极化的微观机理及其量度;宏观电场、局部电场与克劳修 斯一莫索蒂方程;极化的主要形式及其相互之间的比较;介质损耗的形式;自发极化的微观机理、电滞回线与 铁电畴;压电效应、机理与压电方程。 难点:电导的微观机理;离子电导与电子电导;极化的微观机理;宏观电场、局部电场与克劳修斯一莫索 蒂方程;自发极化的微观机理、电滞回线与铁电畴;压电效应、机理与压电方程。 第八章材料的磁学性能 内容:物质的磁性,抗磁性与顺磁性,铁磁性,铁氧体磁性材料。 基本要求 掌握物质磁性基本概念以及磁性的本质[; 2.了解磁性的分类[3] 3.掌握抗磁性、顺磁性与铁磁性的本质[
重点 ： 热容的经验理论与量子理论；热膨胀的机理；傅立叶定律及热传导的微观机理；热震稳定性的评 价； 热震断裂与热震损伤因子。 难点 ：热容的量子理论；热膨胀的机理；热传导的微观机理；热震断裂与热震损伤因子。 第七章 材料的电学性能 内容 ：材料的电导，超导电性，介质的极化，介质损耗，介电强度，铁电性与压电性，热电性。 基本要求 ： 1 ．掌握电导的微观机理和物理效应 [1] ； 2 ．理解离子电导与电子电导 [2] ； 3 ．了解超导现象、超导体分类及超导理论 [3] ； 4 ．掌握极化的概念、微观机理及其量度 [1] ； 5 ．理解宏观电场、局部电场与克劳修斯 — 莫索蒂方程 [2] ； 6 ．了解极化的主要形式及其相互之间的比较 [3] ； 7 ．掌握介质损耗的基本概念以及介质损耗的形式 [1] ； 8 ．了解介电强度的概念与介质击穿的主要形式 [1] ； 9 ．理解自发极化的微观机理、电滞回线与铁电畴 [2] ； 10 ．了解铁电体的性能及其应用 [3] ； 11 ．理解压电效应、机理与压电方程 [2] ； 12 ．了解热电性的概念与应用 [3] 。 重点 ：电导的微观机理；离子电导与电子电导；极化的微观机理及其量度；宏观电场、局部电场与克劳修 斯 — 莫索蒂方程；极化的主要形式及其相互之间的比较；介质损耗的形式；自发极化的微观机理、电滞回线与 铁电畴；压电效应、机理与压电方程。 难点 ：电导的微观机理；离子电导与电子电导；极化的微观机理；宏观电场、局部电场与克劳修斯 — 莫索 蒂方程；自发极化的微观机理、电滞回线与铁电畴；压电效应、机理与压电方程。 第八章 材料的磁学性能 内容 ：物质的磁性，抗磁性与顺磁性，铁磁性，铁氧体磁性材料。 基本要求 ： 1 ．掌握物质磁性基本概念以及磁性的本质 [1] ； 2 ．了解磁性的分类 [3] ； 3 ．掌握抗磁性、顺磁性与铁磁性的本质 [1] ；
4.理解磁畴与磁滞回线[2] 5.了解铁氧体磁性材料[4]。 重点:磁性的本质;磁畴及磁滞回线;抗磁性、顺磁性与铁磁性的本质。 难点:磁畴与磁滞回线;抗磁性、顺磁性与铁磁性的本质 三、课程教学基本要求 1.课堂讲授 教学方法采用课堂讲授为主,使同学从中学到本课程的基本内容,了解材料的组成、结构和性能之间的关 系。 2.作业 每章留有3~5道作业题,强化同学对基本概念的理解。 3.考试环节 考试形式以笔试为主,题型有选择题、填空题、问答题等。 四、实践教学环节 无 五、学时分配 学时分配 合计 讲课 习题课 实验课机课 讨论课 其它 绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 246640 246 6 第五章 第六章 10 第七章 第八章 六、教学内容更新说明 本课程主要介绍材料的各项基本性能,属于基础理论课程,教学内容更新空间较小,但授课过程中仍注意联 系材料科学的最新发展情况,将材料的性能和新材料的开发及材料的应用结合起来,以利于开拓学生视野,提高 学生的学习兴趣 制定者:肖国庆张军战 审定者:张颖校对者:徐长海批准者:尹洪峰
4 ．理解磁畴与磁滞回线 [2] ； 5 ．了解铁氧体磁性材料 [4] 。 重点 ： 磁性的本质；磁畴及磁滞回线；抗磁性、顺磁性与铁磁性的本质。 难点 ：磁畴与磁滞回线；抗磁性、顺磁性与铁磁性的本质。 三、课程教学基本要求 1 ．课堂讲授 教学方法采用课堂讲授为主，使同学从中学到本课程的基本内容，了解材料的组成、结构和性能之间的关 系。 2 ．作业 每章留有 3 ～ 5 道作业题，强化同学对基本概念的理解。 3 ．考试环节 考试形式以笔试为主，题型有选择题、填空题、问答题等。 四、实践教学环节 无 五、学时分配 章 学时分配 合计 讲课 习题课 实验课 上机课 讨论课 其它 绪 论 2 2 第一章 4 4 第二章 6 6 第三章 6 6 第四章 4 4 第五章 10 10 第六章 10 10 第七章 16 16 第八章 6 6 六、教学内容更新说明 本课程主要介绍材料的各项基本性能，属于基础理论课程，教学内容更新空间较小，但授课过程中仍注意联 系材料科学的最新发展情况，将材料的性能和新材料的开发及材料的应用结合起来，以利于开拓学生视野，提高 学生的学习兴趣。 制定者：肖国庆 张军战 审定者：张颖 校对者： 徐长海 批准者：尹洪峰
制定日期:2005年4月20日
制定日期： 2005年4月20日