《材料性能学》教学大纲课程编号：B04010610课程名称：材料性能学英文名称：PropertiesofMaterials课程性质：专业课学时/学分：64/4考核方式：考试选用教材：《材料性能学》王从曾编著，北京工业大学出版社，2001年先修课程：《大学物理》，《材料科学基础》后继课程：《功能材料与器件》适用专业及层次：材料化学专业，大三学生大纲执笔人：单妍大纲审核人：隋凝一、教学目标通过《材料性能学》课程的学习，使学生具备下列能力：1.能够准确理解材料各种主要性能，包括力学性能、热学性能、磁学性能、电学性能、光学性能等的基本概念、物理本质、化学变化规律以及评价各物理性能指标的工程意义；2.能够把握影响材料性能的主要因素，并提高相应材料的性能；3.能够堂握材料性能与其化学成分、组织结构之间的关系4.能够运用所学的知识设计、开发新材料二、课程目标与毕业要求的对应关系（表格可以扩展）毕业要求指标点课程目标掌握材料的力学、热学、电学、材料的力学性能1.材料的强度、韧度、塑磁学、光学性能的基本理论、性、硬度、疲劳、变、磨基础知识和基本技能；损等各种力学性能的测试掌握材料组成、工艺、结构、方法、评价指标、物理本性能关系以及相应的基础理质、影响因素论和基础知识，具有综合运用材料的热学性能2.材料的热容、热膨胀、所学专业知识分析并解决材热传导、热稳定性等各种料生产应用中实际问题的初热学性能的测试方法、物步能力；理本质及其影响因素1
1 《材料性能学》教学大纲 课程编号：B04010610 课程名称：材料性能学 英文名称：Properties of Materials 课程性质：专业课 学时/学分：64 /4 考核方式：考试 选用教材：《材料性能学》王从曾编著，北京工业大学出版社，2001 年 先修课程：《大学物理》，《材料科学基础》 后继课程：《功能材料与器件》 适用专业及层次：材料化学专业，大三学生 大纲执笔人：单妍 大纲审核人：隋凝 一、教学目标 通过《材料性能学》课程的学习，使学生具备下列能力： 1.能够准确理解材料各种主要性能，包括力学性能、热学性能、磁学性能、电学 性能、光学性能等的基本概念、物理本质、化学变化规律以及评价各物理性能指 标的工程意义； 2.能够把握影响材料性能的主要因素，并提高相应材料的性能； 3.能够掌握材料性能与其化学成分、组织结构之间的关系； 4.能够运用所学的知识设计、开发新材料 二、课程目标与毕业要求的对应关系（表格可以扩展） 毕业要求 指标点 课程目标 掌握材料的力学、热学、电学、 磁学、光学性能的基本理论、 基础知识和基本技能； 掌握材料组成、工艺、结构、 性能关系以及相应的基础理 论和基础知识，具有综合运用 所学专业知识分析并解决材 料生产应用中实际问题的初 步能力； 材料的力学性能 1. 材料的强度、韧度、塑 性、硬度、疲劳、蠕变、磨 损等各种力学性能的测试 方法、评价指标、物理本 质、影响因素 材料的热学性能 2. 材料的热容、热膨胀、 热传导、热稳定性等各种 热学性能的测试方法、物 理本质及其影响因素
材料的磁学性能3.材料的磁性的种类及其物理本质、其影响因素材料的电学性能4.材料的导电机理、半导体能带理论、电介质物理等各种电学性能的测试方法、物理本质及其影响因素材料的光学性能5.材料的线性光学性能、非线性光学性能的物理概念、本质及其影响因素三、教学基本内容第一章：材料的静载力学性能（支撑课程目标1）1.1应力一应变曲线1.2弹性变形及其性能指标1.3非理想弹性与内耗1.4塑性变形及其性能指标1.5断裂第二章：材料在其他静载下的力学性能（支撑课程目标1）2.1应力状态软性系数2.2扭转、弯曲与压缩的力学性能2.3缺口试样静载力学性能2.4硬度第三章：材料的冲击韧性及低温脆性（支撑课程目标1）3.1冲击弯曲试验与冲击韧性3.2低温脆性第四章：材料的断裂韧性（支撑课程目标1）4.1线弹性条件下的断裂韧性4.2弹塑性条件下的断裂韧性4.3影响材料断裂韧度的因素4.4断裂韧度在工程中的应用第五章：材料的疲劳性能（支撑课程目标1）5.1疲劳破坏的一般规律5.2疲劳破坏的机理2
2 材料的磁学性能 3. 材料的磁性的种类及其 物理本质、其影响因素 材料的电学性能 4. 材料的导电机理、半导 体能带理论、电介质物理 等各种电学性能的测试方 法、物理本质及其影响因 素 材料的光学性能 5. 材料的线性光学性能、 非线性光学性能的物理概 念、本质及其影响因素 三、教学基本内容 第一章：材料的静载力学性能（支撑课程目标1） 1.1 应力—应变曲线 1.2 弹性变形及其性能指标 1.3 非理想弹性与内耗 1.4 塑性变形及其性能指标 1.5 断裂 第二章：材料在其他静载下的力学性能（支撑课程目标1） 2.1 应力状态软性系数 2.2 扭转、弯曲与压缩的力学性能 2.3 缺口试样静载力学性能 2.4 硬度 第三章：材料的冲击韧性及低温脆性（支撑课程目标1） 3.1 冲击弯曲试验与冲击韧性 3.2 低温脆性 第四章：材料的断裂韧性（支撑课程目标1） 4.1 线弹性条件下的断裂韧性 4.2 弹塑性条件下的断裂韧性 4.3 影响材料断裂韧度的因素 4.4 断裂韧度在工程中的应用 第五章：材料的疲劳性能（支撑课程目标1） 5.1 疲劳破坏的一般规律 5.2 疲劳破坏的机理
5.3疲劳抗力指标5.4影响材料疲劳强度的因素5.5热疲劳第六章：材料的磨损性能（支撑课程目标1）6.1磨损的基本概念及类型6.2磨损过程6.3耐磨性及其测量方法6.4提高材料耐磨性的途径第七章：材料的高温力学性能（支撑课程目标1）7.1高温蠕变性能7.2其他高温力学性能第八章：材料的热学性能（支撑课程目标2）8.1热学性能的物理基础8.2热容8.3热膨胀8.4热传导第九章：材料的磁学性能（支撑课程目标3）9.1基本磁学性能9.2抗磁性与顺磁性9.3铁磁性与反铁磁性第十章：材料的电学性能（支撑课程目标4）10.1导电性能10.2热电性能10.3半导体导电性的敏感效应10.4介质极化与介电性能10.5电介质的介质损耗10.6绝缘材料的抗电强度第十一章：材料的光学性能（支撑课程目标5）11.1线性光学性能11.2非线性光学性能第十二章：材料的压电性能与铁电性能（支撑课程目标4）12.1压电性能12.2热释电与铁电性能12.3铁电材料的光电效应及其应用en
3 5.3 疲劳抗力指标 5.4 影响材料疲劳强度的因素 5.5 热疲劳 第六章：材料的磨损性能（支撑课程目标1） 6.1 磨损的基本概念及类型 6.2 磨损过程 6.3 耐磨性及其测量方法 6.4 提高材料耐磨性的途径 第七章：材料的高温力学性能（支撑课程目标1） 7.1 高温蠕变性能 7.2 其他高温力学性能 第八章：材料的热学性能（支撑课程目标2） 8.1 热学性能的物理基础 8.2 热容 8.3 热膨胀 8.4 热传导 第九章：材料的磁学性能（支撑课程目标3） 9.1 基本磁学性能 9.2 抗磁性与顺磁性 9.3 铁磁性与反铁磁性 第十章：材料的电学性能（支撑课程目标4） 10.1 导电性能 10.2 热电性能 10.3 半导体导电性的敏感效应 10.4 介质极化与介电性能 10.5 电介质的介质损耗 10.6 绝缘材料的抗电强度 第十一章：材料的光学性能（支撑课程目标5） 11.1 线性光学性能 11.2 非线性光学性能 第十二章：材料的压电性能与铁电性能（支撑课程目标4） 12.1 压电性能 12.2 热释电与铁电性能 12.3 铁电材料的光电效应及其应用
12.4影响材料压电性及铁电性的因素12.5压电与铁电性能的测量四、教学重点与难点第一章：材料的静载力学性能（支撑课程目标1）教学重点：讲解材料的弹性变形以及性能指标：非理想弹性以及内耗的意义以及工程应用：塑性变形的实质以及指标的测试方法：断裂的机理教学难点：材料的断裂理论第二章：材料在其他静载下的力学性能（支撑课程目标1）教学重点：材料的扭转、弯曲、压缩、硬度等力学性能的测量方法、评价指标、影响因素：了解缺口对材料力学性能的影响教学难点：分析缺口对材料力学性能的影响第三章：材料的冲击韧性及低温脆性（支撑课程目标1）教学重点：系列冲击试验与材料韧性的关系：韧脆转化温度评价方法：影响材料低温脆性的因素的分析教学难点：低温脆性的产生原因以及影响因素第四章：材料的断裂韧性（支撑课程目标1）教学重点：线弹性条件下材料的断裂韧性：弹塑性条件下的断裂韧性，分析影响材料断裂韧性的因素。教学难点：线弹性条件下的断裂韧性模型：对影响断裂韧性因素的工程意义的分析第五童：材料的疲劳性能（支撑课程目标1）教学重点：材料疲劳的机理：疲劳抗力指标的意义以及测试方法：影响材料疲劳的因素的分析：教学难点：疲劳机理的讲解：疲劳抗力指标因素在工程上的意义第六章：材料的磨损性能（支撑课程目标1）教学重点：材料磨损基本过程：材料磨损性能评测指标：提高材料耐磨性的途径教学难点：材料磨损过程的分析第七章：材料的高温力学性能（支撑课程目标1）教学重点：材料高温蠕变性能教学难点：材料高温蠕变机理分析第八章：材料的热学性能（支撑课程目标2）教学重点：Debye理论，固体材料热膨胀机理及热膨胀和其他性能的关系，材料的导热性，热传导的本质，固体材料热传导的宏观规律和微观机理及影响热导率的因素4
4 12.4 影响材料压电性及铁电性的因素 12.5 压电与铁电性能的测量 四、教学重点与难点 第一章：材料的静载力学性能 （支撑课程目标1） 教学重点：讲解材料的弹性变形以及性能指标；非理想弹性以及内耗的意义 以及工程应用；塑性变形的实质以及指标的测试方法；断裂的机理 教学难点：材料的断裂理论 第二章：材料在其他静载下的力学性能（支撑课程目标1） 教学重点：材料的扭转、弯曲、压缩、硬度等力学性能的测量方法、评价指 标、影响因素；了解缺口对材料力学性能的影响 教学难点：分析缺口对材料力学性能的影响 第三章：材料的冲击韧性及低温脆性（支撑课程目标1） 教学重点：系列冲击试验与材料韧性的关系；韧脆转化温度评价方法；影响 材料低温脆性的因素的分析 教学难点：低温脆性的产生原因以及影响因素 第四章：材料的断裂韧性（支撑课程目标1） 教学重点：线弹性条件下材料的断裂韧性；弹塑性条件下的断裂韧性，分析 影响材料断裂韧性的因素。 教学难点：线弹性条件下的断裂韧性模型；对影响断裂韧性因素的工程意义 的分析 第五章：材料的疲劳性能（支撑课程目标1） 教学重点：材料疲劳的机理； 疲劳抗力指标的意义以及测试方法；影响材料 疲劳的因素的分析； 教学难点：疲劳机理的讲解；疲劳抗力指标因素在工程上的意义 第六章：材料的磨损性能（支撑课程目标1） 教学重点：材料磨损基本过程；材料磨损性能评测指标；提高材料耐磨性的 途径 教学难点：材料磨损过程的分析 第七章：材料的高温力学性能（支撑课程目标1） 教学重点：材料高温蠕变性能 教学难点：材料高温蠕变机理分析 第八章：材料的热学性能（支撑课程目标2） 教学重点：Debye 理论，固体材料热膨胀机理及热膨胀和其他性能的关系， 材料的导热性，热传导的本质，固体材料热传导的宏观规律和微观机理及影响热 导率的因素
教学难点：固体热容的量子理论，热膨胀与热传导的微观机理第九章：材料的磁学性能（支撑课程目标3）教学重点：磁性的种类：抗磁性与顺磁性及其物理本质：铁磁性、亚铁磁性的特征，磁化曲线及磁致回线自发磁化，磁畴及其形成条件，技术磁化及机制与磁化相关的物理现象；影响铁磁性的因素：铁磁性的测量及应用。教学难点：影响材料抗磁性与顺磁性的因素，磁畴及其形成条件，技术磁化及机制与磁化相关的物理现象第十章：材料的电学性能（支撑课程目标4）教学重点：金属的导电性，金属导电的物理本质，影响金属导电的因素，电阻测量法及在金属材料研究中的应用。半导体，绝缘体的电学性能：本征导体、掺杂半导体，P一n结的实质，半导体的应用。超导体：超导体的概念及实质，影响超导体的因素。介电极化，介电性能。介质损耗的形式及其与结构、温度、频率的关系教学难点：金属导电机理，能带理论，热电效应，介质损耗的形式及其与结构、温度、频率的关系第十一章：材料的光学性能（支撑课程目标5）教学重点：介质对光的吸收和散射、无机材料的透光性、非线性光学性能教学难点：无机材料的透光性第十二章：材料的压电性能与铁电性能（支撑课程目标4）教学重点：介质的各种极化形式、铁电体、压电效应的本质教学难点：介质损耗的形式及其与结构、温度、频率的关系钛酸锁自发极化的微观机理五、教学建议进度（学时数64）第一章材料的静载力学性能（8学时）第二章材料在其他静载下的力学性能（4学时）第三章材料的冲击韧性及低温脆性（2学时）第四章材料的断裂韧性（4学时）第五章材料的疲劳性能（2学时）第六章材料的磨损性能（2学时）第七章材料的高温力学性能（4学时）第八章材料的热学性能（8学时）第九章材料的磁学性能（8学时）第十章材料的电学性能（8学时）第十一章材料的光学性能（6学时）5
5 教学难点：固体热容的量子理论，热膨胀与热传导的微观机理 第九章：材料的磁学性能（支撑课程目标3） 教学重点：磁性的种类；抗磁性与顺磁性及其物理本质；铁磁性、亚铁磁性 的特征，磁化曲线及磁致回线自发磁化，磁畴及其形成条件，技术磁化及机制与 磁化相关的物理现象；影响铁磁性的因素；铁磁性的测量及应用。 教学难点：影响材料抗磁性与顺磁性的因素，磁畴及其形成条件，技术磁化 及机制与磁化相关的物理现象 第十章：材料的电学性能（支撑课程目标4） 教学重点：金属的导电性，金属导电的物理本质，影响金属导电的因素，电 阻测量法及在金属材料研究中的应用。半导体，绝缘体的电学性能：本征半导体、 掺杂半导体，p－n 结的实质，半导体的应用。超导体：超导体的概念及实质，影 响超导体的因素。介电极化，介电性能。介质损耗的形式及其与结构、温度、频 率的关系 教学难点：金属导电机理，能带理论，热电效应，介质损耗的形式及其与结 构、温度、频率的关系 第十一章：材料的光学性能（支撑课程目标5） 教学重点：介质对光的吸收和散射、无机材料的透光性、非线性光学性能 教学难点：无机材料的透光性 第十二章：材料的压电性能与铁电性能（支撑课程目标4） 教学重点：介质的各种极化形式、铁电体、压电效应的本质 教学难点：介质损耗的形式及其与结构、温度、频率的关系 钛酸钡自发极化 的微观机理 五、教学建议进度（学时数64） 第一章 材料的静载力学性能 （8学时） 第二章 材料在其他静载下的力学性能 （4学时） 第三章 材料的冲击韧性及低温脆性（2学时） 第四章 材料的断裂韧性 （4学时） 第五章 材料的疲劳性能 （2学时） 第六章 材料的磨损性能 （2学时） 第七章 材料的高温力学性能 （4学时） 第八章 材料的热学性能（8学时） 第九章 材料的磁学性能 （8学时） 第十章 材料的电学性能 （8学时） 第十一章 材料的光学性能 （6学时）
第十二章材料的压电性能与铁电性能（8学时）六、教学方法课堂讲授（多媒体及板书）。七、考核方式笔试八、成绩评定方法综合考评卷面成绩及平时成绩九、教学参考书：1.《材料物理导论》。熊兆贤编著，科学出版社，2001年2.《材料物理性能》。田爵编著，北京航空航天大学出版社，2001年3.《无机材料物理性能》。关振铎编著，清华大学出版社，1992年4.《材料物理性能》。陈树川编著，上海交通大学出版社，1999年6
6 第十二章 材料的压电性能与铁电性能（8学时） 六、教学方法 课堂讲授（多媒体及板书）。 七、考核方式 笔试 八、成绩评定方法 综合考评卷面成绩及平时成绩 九、教学参考书： 1.《材料物理导论》。熊兆贤 编著，科学出版社，2001 年 2.《材料物理性能》。田莳 编著，北京航空航天大学出版社，2001 年 3.《无机材料物理性能》。关振铎 编著，清华大学出版社，1992 年 4.《材料物理性能》。陈树川 编著，上海交通大学出版社，1999 年