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材料科学基础教案第1页第一部分 序言第二部分 总纲第三部分 绪论第四部分 材料结构第五部分 晶体缺点第六部分 纯金属凝固第七部分 二元相图第八部分 三元相图第九部分 固体材料变形与断裂第十部分 回复与再结晶第2页材料科学是研究材料化学成份、组织结构、加工工艺与性能之间关系及改变规律一门科学。材料科学基础任务是依据工程和科学技术发展需要设计研制新型工程材料；处理材料制备原理和工艺方法，获取可供使用工程材料；处理材料在加工和使用过程中组织结构和性能改变微观机理，从中找出合宜加工工艺、强化工艺和延寿办法；创新测试材料成份、组织结构和性能方法，完善测试技术；合理地选择和使用工程材料。材料科学基础包含绪论、材料结构、晶体缺点、结晶理论、二元相图（含铁碳相图）、三元相图、塑性变形理论、再结晶理论等八部分。第一部分 序言第3页一、课程性质及教学目标二、课程内容 三、与其它课程关系 四、教学对象 五、教课时间 六、教学地点 七、教学指导思想 八、教学重点 九、教学难点 十、教学方法 十一、课时分配 十二、教学过程 十三、试验内容 十四、教材及教学参考书 第二部分总纲第4页课程性质及教学目材料科学基础是材料科学与工程、材料加工与控制等各专业一门主要技术基础课，也是金属材料系为材料工程学院各专业开设院级必修课。材料科学是研究材料化学成份、组织结构、加工工艺与性能之间关系及改变规律一门科学。材料科学基础任务是依据工程和科学技术发展需要设计研制新型工程材料；处理材料制备原理和工艺方法，获取可供使用工程材料；处理材料在加工和使用过程中组织结构和性能改变微观机理，从中找出合宜加工工艺、强化工艺和延寿办法；创新测试材料成份、组织结构和性能方法，完善测试技术；合理地选择和使用工程材料。本课程任务是向学生较全方面系统地介绍物理冶金原理，注意材料共性与个性结合，实现多学科知识交叉与渗透。学习本课程目标是为后续专业课打下牢靠基础，同时为未来从事材料研究与开发打下坚实理论基础。第5页课程内容 材料科学基础包含绪论、材料结构、晶体缺点、结晶理论、二元相图（含铁碳相图）、三元相图、塑性变形理论、再结晶理论等八部分。纵观材料科学基础所含内容可知，该课程内容较为庞杂。含有三多特点；即所谓内容头绪多、原理规律多（包括原理、规律几十个）、概念定义多（名词、定义近300个），因为该课程含有上述特点，加之有些微观结构看不见、摸不到，而且课程内容枯燥、乏味，所以，教师感到难教，学生感到难学。第6页与其它课程关系 “材料科学基础”是以化学、物理、物理化学、材料力学、金属工艺学和金工教学实习为基础课程，在学习时应联络上述基础课程相关内容，以加深对本课程内容了解。同时本课程是材料科学与工程基础，在今后学习相关专业课程时，还应经常联络本书相关内容，方便深入掌握所学知识。第7页教学指导思想1.从材料科学与工程材料应用角度出发讲授材料科学基础，表达二十一世纪教学理念、教学改革精神和世界工程教育思想。2.严格按材料科学基础教学纲领及材料科学基础试验纲领进行教学，注意课程内容准确定位和整体优化。3.开设试验及课堂讨论应有利于学生分析问题、处理问题能力及创新能力培养。第8页教学重点1.经典金属晶体结构。2.晶体缺点3凝固理论应用4铁碳相图及其应用5三元相图应用 6塑性变形后组织与性能7再结晶 第9页教学难点1.经典金属晶体结构。2.晶体缺点3.凝固理论4.铁碳相图分析与应用5.三元相图分析与应用6.塑性变形机理7.再结晶机制第10页教学方法1.采取启发式、归纳类比法、教学模型、电化教学等传统教学方法。2.采取CAI课件、网络教学课件进行教学。3.改革试验内容及方法，重视理论联络实际及培养学生分析问题、处理问题能力，利用电视、计算机等辅助教学伎俩提升试验教学效果。4.正确处理材料科学基础与基础课、专业课关系：即利用基础课所学过知识来讲授材料科学基础，结合专业特点讲授材料科学基础。5.采取计算机命题与评分系统，实现教考分离。第11页课时分配1讲课502试验103课堂讨论24机动1 总课时63第12页教学过程1.后次复习前次概念2.此次讲授内容引入3.新教学内容讲授过程4.小结5.思索题6 作业第13页试验内容1金相试样制备 1课时2金相显微镜使用 1课时3铁碳合金平衡组织观察 2课时4金相摄影 3课时5金属塑性变形与再结晶 2课时6位错腐蚀坑观察 1课时第14页教材及教学参考书1.,材料科学基础教程赵品哈尔滨工业大学出版社2.材料科学基础教程习题与解答赵品哈尔滨工业大学出版社3.材料科学基础赵品哈尔滨工业大学出版社1999年4.金属学原理刘国勋主编工业冶金出版社1980年5.金属学胡庚祥主编上海科技出版社1980年6.金属学教程卢光熙主编机械工业出版社1985年7.金属学原理李超主编哈工大出版社1996年8.材料科学基础马泗春主编陕西科学技术出版社1998年9.材料科学基础石德珂主编西安交大出版社1995年第15页第三部分 绪论一、教学目及要求二、主要内容三、学时安排四、教学重点五、教学过程六、思考题七、教学参考书第16页教学目及要求 使学生了解材料科学主要地位与作用，工程材料分类，课程任务与内容，材料科学基础学习方法。第17页主要内容 材料科学主要地位与作用；工程材料分类；材料发展简史，本课程研究对象、任务与内容；材料科学基础学习方法；教学参考书。第18页教学重点 使学生了解本课程在专业培养目标及教学计划中地位、主要性。，以到达按照教学目标要求，学生能够自觉地学好本课程教学内容。第19页教学过程 一讲授内容二小结三思索题第20页思索题 1材料科学在国民经济中主要地位是什么？2怎样对工程材料进行分类？3.材料科学研究对象及任务是什么？第21页教学参考书 1材料科学基础 赵品 哈尔滨工业大学出版社 1999年2金属学原理 刘国勋主编 工业冶金出版社 1980年3金属学 胡庚祥主编 上海科技出版社 1980年4金属学教程卢光熙主编 机械工业出版社 1985年5金属学原理 李 超主编 哈工大出版社 1996年6材料科学基础 马泗春主编 陕西科学技术出版社 1998年 7材料科学基础石德珂主编 西安交大出版社 1995年 第22页讲授内容1、材料在国民经济中主要地位与作用2、材料分类3、材料发展历史4、材料科学发展方向5、本课程任务与内容第23页材料在国民经济中主要地位与作用材料是用来制造各种有用物件物质。它是人类生存与发展、征服和改造自然物质基础，也是人类社会当代文明主要支柱。所以史学家将人类发展分为石器时代、青铜器时代、铁器时代、水泥时代、钢时代、硅时代和新材料时代。材料科学发展及进步成为衡量一个国家科学技术发展主要标准。材料科学发展在国民经济中占有极其主要地位，所以，材料、能源、信息被誉为当代经济发展三大支柱。第24页材料分类1、按材料化学成份组成份类 金属材料（黑色金属、有色金属）无机非金属材料（水泥、玻璃、耐火材料、陶瓷）天然高分子材料（蛋白、淀粉、纤维素）高分子材料 人工合成高分子材料（合成橡胶、合成塑料、合成纤维）复合材料 2、按材料使用性能分类 结构材料 功效材料第25页材料发展历史1、18081871年，研究并实现了金相分析方法。2、187119，手机、分析及总结了大量试验结 果，造成了系统理论研究3、19031945年，由研究合金相平衡状态过渡到从动力学角度研究相改变。4、1946现在，继续向金属材料因状态不一样造成性能差异方向发展，深入搞清相变和强化机理，在更深层次上研究结构与性能关系。第26页材料科学发展方向精细化超高性能化高功效化复杂化（复合化、杂化）生态环境化智能化第27页本课程任务与内容 材料科学是研究材料化学成份，加工过程与其组织、结构和性能之间关系及其改变规律一门学科。材料成份不一样，则组织结构不一样，其性能也不一样；材料成份相同，但加工过程不一样则造成组织结构不一样，性能也不一样。所以化学成份、组织结构是决定材料性能内因，而加工工艺则是促使材料组织结构改变最终造成性能改变外因。材料科学任务是依据工程和科学技术发展需要设计研制新型工程材料；处理材料制备原理和工艺方法，取得可供使用工程材料；处理材料加工和使用过程中组织结构和性能改变微观机理，从中找出合宜加工工艺，强化工艺和延寿办法；创新测试材料成份、组织结构和性能方法，完善测试加速；合理选择使用材料。材料科学基础包含绪论、材料结构、晶体缺点、结晶理论、二元相图（含铁碳相图）、三元相图、塑性变形理论、再结晶理论等八部分。第28页第四部分 材料结构一、教学目及要求二、主要内容三、学时安排四、教学重点五、教学难点六、教学过程七、思考题八、作业九、实验十、教学参考书第29页教学目及要求 使学生们掌握三大固体材料结构特点、性能特点，建立材料结构与性能之间关系。第30页主要内容 材料结合方式、金属材料结构、高分子材料及陶瓷材料结构特点。第31页教学重点1、经典金属材料晶体结构；2、合金相结构3、金属材料结构与性能关系；4、高分子材料及陶瓷材料结构及性能特点。第32页教学难点 1.晶体结构；2.合金相结构 3.高分子材料、陶瓷材料结构特点；第33页教学过程一、复习上一节内容二、导入新课三、讲授新课四、小结五、思索题六、作业 第34页复习上一节内容1、材料科学在国民经济中主要地位是什么？2、怎样对工程材料进行分类？3、材料科学研究对象及任务是什么？第35页思索题 1三大固体材料键性怎样？2金属特征是什么？3纯金属晶体结构有几个类型？4合金相结构有几个？都是什么？5金属材料性能特点是什么？6高分子材料结构及性能特点是什么？7陶瓷材料结构及性能特点是什么？第36页作业1、氯化钠和金刚石各属于那种空间点阵？试计算配位数与致密度。2、试说明一个面心立方等于一个体心正方结构。3、在立方系中绘出110、111晶面族所包含晶面，及（112）和（10）晶面。4、（121）与（100）所决定晶带轴和（001）与（111）所决定晶带轴所组成晶面晶面指数。5、计算面心立方结构（111）、（110）与（100）面面密度和面间距。6、FeAl是电子化合物，含有体心立方点阵，试画出其晶胞，计算电子浓度，画出（112）面原子排列图。7、合金相VC、Fe3C、CuZn、ZrFe2属于何种类型，并指出其结构特点8、在立方系标准投影图上确定极点（111）、（11）、（11）、（1）、（12）、（0）位置。第37页实验1、金相试样制备 1课时；2、金相显微镜使用 1课时。第38页教学参考书1.材料科学基础 赵品 2.哈尔滨工业大学出版社 1999年2.高分子材料导论 张留成 化学工业出版社 1993年3.工程陶瓷材料 金志浩、周敬恩 机械工业出版社 1986年第39页讲授新课1材料结合方式2 晶体学基础 3 材料晶体结构 第40页材料结合方式一、化学键1.离子键2.共价键3.金属键4.范德华键二、工程材料键性第41页离子键1、形成 当两种电负性相差很大（如元素周期表相隔较远元素）原子相互结合时，其中电负性较小原子失去电子成为正离子，电负性较大原子取得电子成为负离子，正、负离子靠静电引力结合在一起而形成结合键。2、特征 无方向性，无饱和性，结协力很大3、含有离子键物质特征 离子晶体硬度高、强度大、热膨胀系数小，但脆性大。离子晶体含有很好绝缘性。因不吸收可见光，经典离子晶体是无色透明。第42页共价键1、形成 元素周期表中A、A、A族大多数元素或电负性不大原子相互结合时，原子间不产生电子转移，以共价电子形成稳定电子满壳层方式实现结合。这种由公用电子对产生结合键称为共价键。2、特征 方向性，饱和性，结协力很大3、含有共价键物质特征 共价晶体强度、硬度高，脆性大，熔点、沸点高，挥发性低。第43页金属键 1、形成 金属原子结构特点是外层电子少，原子轻易失去其价电子而成为正离子。当金属原子相互结合时，金属原子外层电子（价电子）就脱离原子，成为自由电子，为整个金属原子所共有。这些公有化自由电子在正离子之间自由运动形成所谓电子气（或电子云）。这种由金属正离子与电子气之间相互作用而结合方式称为金属键。2、含有共价键物质特征、良好导电性及导热性。、正电阻温度系数，即随温度升高电阻增大。、良好强度及塑性。、含有金属光泽。第44页范德华键 1、形成 有些物质分子含有极性，其中分子一部分带有正电荷，而分子另一部分带有负电荷，一个分子正电荷部位和另一分子负电荷部位间，以微弱静电引力相引，使之结合在一起称为范德华键（或分子键）。2、特征 结协力较弱3、含有共价键物质特征 硬度低、沸点低，绝缘性。第45页工程材料键性 实际上使用工程材料，有是单纯一个键，更多是几个键结合。假如以四种键为顶点作一个四面体，就能够把材料结合键范围示意地表示在这个四面体上，详细材料地键特征见图。第46页晶体学基础 1、晶体与非晶体 2、空间点阵 3、晶向指数与晶面指数 4、晶体晶体极射赤面投影 第47页晶体与非晶体1、晶体：物质质点(分子、原子或离子)在三维空间作有规律周期性重复排列所形成物质叫晶体，如图。2、非晶体：非晶体在整体上是无序，但原子间也靠化学键结合在一起，所以在有限小范围内观察还有一定规律，可将非晶体这种结构称为近程有序。第48页空间点阵 1、空间点阵：实际晶体中，质点在空间排列方式是各种多样为了便于研究晶体中原于、分子或离子排列情况，近似地将晶体看成是无错排理想晶体，忽赂其物质性，抽象为规则排列于空间无数几何点。这些点代表原子(分子或离子)中心，也可是彼此等同原于或分子群中心，各点周围环境相同。这种点空间排列称为空间点阵，简称点阵，这些点叫阵点。2、晶胞：从点阵中取出一个仍能保持点阵特征最基本单元叫晶胞。3、晶格：将阵点用一系列平行直线连接起来，组成一空间格架叫晶格。a、晶胞选取条件 b、14种空间点阵，布拉菲点阵 第49页晶胞选取应满足条件 (1)晶胞几何形状充分反应点阵对称性。(2)平行六面体内相等棱和角数目最多。(3)当棱间呈直角时，直角数目应最多。(4)满足上述条件，晶胞体积应最小。第50页14种空间点阵第51页晶向指数与晶面指数 1.晶向指数和标定 2.晶面指数标定 3.晶面族与晶向族 4.六方晶面及晶向指数标定 5.晶带 6.晶面间距 第52页晶向指数和标定(1)以晶格中某结点为原点，取点阵常数为三坐标轴单位长度，建立右旋坐标系如图。定出欲求晶向上任意两个点坐标。(2)“末”点坐标减去“始”点坐标，得到沿该坐标系备轴方向移动点阵参数数目。(3)将这三个值化成一组互质整数，加上一个方括号即为所求晶向指数u v w，如有某一数为负值，则将负号标注在该数字上方。第53页晶面指数标定(1)建立如前所述参考坐标系，但原点应位于待定晶面之外，以防止出现零截距(2)找出待定晶面在三轴截距，假如该晶面与某轴平行，则截距为无穷大。(3)取截距倒数，将其化为一组互质整数，加固括号得到晶面指数(h k l)。第54页晶 带 相交于某一晶向直线或平行于此直线晶面组成一个晶带，此直线称为晶带轴。立方系晶面（h k l）以u v w为晶带轴必有hu+kv+lw=0反之也成立。两个不平行晶面（h1k1l1）,(h2k2l2)晶带轴u v w可以下求得 第55页晶面间距 对于不一样晶面族h k l其晶面间距也不一样。总来说，低指数晶面面间距较大，高指数晶面面间距较小、如图113所表示。由晶面指数定义、可用数学方法求出晶面间距，见公式。第56页材料晶体结构 1、经典金属晶体结构 2、共价晶体晶体结构 3、离子晶体晶体结构 4、合金相结构 第57页经典金属晶体结构体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数abc，90abc，90a=bc，=1.633，=90，=120原子半径r0.433ar=0.354ar=0.5a晶胞含原子数246配位数81212致密度0.680.740.74第58页晶胞中原子数第59页合金相结构 1.固溶体 凡溶质原子完全溶于溶剂中，并能保持溶剂元素晶格类型所形成合金相当为固溶体。2.固溶强化 通常把形成固溶体使强度升高，硬度升高现象叫做固溶强化。3.固溶体分类 依据溶质原子在溶剂中是占结点位置还是占间隙位置，可将其分为置换固溶体何间隙固溶体。4.中间相 两组元组成台金中，在形成有限因溶体情况下，假如镕质含量超出其溶解度时相会出现新相，其成份处于A在B中和B在A中最大溶解度之间，故叫中间相。种类：（1）正常价化合物 （2）电子化合物 （3）间隙相与间隙化合物（4）拓扑密堆相 第60页第五部分 晶体缺点一、教学目及要求二、主要内容三、学时安排四、教学重点五、教学难点六、教学过程七、思考题八、作业九、实验教学十、教学参考书第61页教学目及要求 经过本章学习，使掌握晶体缺点类型、各类缺点结构特征、性质及其对材料性能影响。第62页主要内容 点缺点、线缺点、面缺点、各类缺点对结构及性能影响。第63页教学重点 1.点缺点结构特征及其对性能影响2.线缺点结构特征及其对性能影响3.面缺点对结构特征及其对性能影响 第64页教学难点 1.位错中柏氏矢量；2.位错弹性性质；3.实际晶体中位错；4.错增殖机制；5.各类缺点对结构及性能影响。第65页教学过程 一、复习上一节内容二、导入新课 三、讲授新课 四、小结 五、思索题 六、作业第66页讲授新课 1、点缺点；2、线缺点；3、面缺点；4、各类缺点对结构及性能影响。第67页思索题 1.点缺点类型有那些？点缺点是热力学平衡缺点吗？其浓度对金属性能有那些影响？2.位错有那些基本类型？试说明各种类型位错位错线t t与柏氏矢量b b之间关系。3.何为面缺点？面缺点有那些基本类型？对金属性能有那些影响？4.怎样用柏氏回路确定柏氏矢量，请以刃型位错为例说明之。5.怎样表示晶体中位错密度？金属材料中位错密度与其强度有何关系？与晶内相比晶界有那些特点？第68页作 业（1）1、铜空位生成能1.710-19J，试计算1000时，1cm3铜所包含空位数，铜密度8.9g/cm3，相对原子质量63.5，玻尔兹曼常数K=1.3810-23J/K。2、如图2-1所表示位错环，说明各段位错性质，并指出刃位错多出半原子面位置。第69页作 业（2）3、如图2-2，某晶体滑移面上有一个 柏氏矢量为b b位错环，受到均匀切应力作用，试分析：（1）该位错环各段位错结构类型；（2）求各段位错所受力；（3）在作用下，位错环将怎样运动？（4）在作用下，位错环稳定不动，其最小半径应该多大？4、画图说明F-R位错源位错增殖过程。5、证实位错密度和弯曲晶体曲率半径R关系为=1 Rb。6、图3-1表示两个被钉扎刃位错A-B、C-D，它们长度均为x，且含有相同位错线方向和柏氏矢量，每个位错都可作为F-R位错源。假定这两个位错正在扩大，试问位错环在交互作用时，是将位错运动钉扎住，还是形成一个大位错源？假如能够形成一个大位错源，试问该大位错源开动所需临界切应力有多大？第70页试验教学 位错腐蚀坑观察 1课时 第71页教学参考书 1、金属力学性质微观理论哈宽富科学出版社1983年2、材料科学基础潘金生等清华大学出版社第72页第六部分 纯金属凝固 一、教学目及要求二、主要内容三、学时安排四、教学重点五、教学难点六、教学过程七、思考题八、作业九、教学参考书第73页教学目及要求经过本章学习，使学生们掌握结晶基本过程、结晶热力学条件、形核及长大规律、凝固理论应用。第74页主要内容 1.纯金属凝固过程；2.结晶热力学条件；3.形核及长大规律；4.凝固理论应用。第75页教学重点 结晶基本过程热力学条件凝固理论应用 第76页教学难点 1.结晶热力学条件；2.形核及长大规律。第77页教学过程 一、复习上一节内容二、导入新课 三、讲授新课 四、小结 五、思索题 六、作业第78页思索题 1.液态金属结构与固态金属结构有何区分，试述小体积液态纯金属结晶过程。2.什么叫临界晶核？它物理意义及与过冷度定量关系怎样？3比较过冷度、临界过冷度与动态过冷度区分。4 形核为何需要形核功？均匀形核与非均匀形核形核功有何差异？第79页作 业 1、分析纯金属生长形态与温度梯度关系。2、细化铸件晶粒路径有那些？为何？3、液态金属结晶时需要过冷，那么固态金属熔化时是否会出现过热？第80页教学参考书 1金属凝固 胡汉起 冶金工业出版社 1985年2金属学 胡庚祥主编 上海科技出版社 1980年3金属学教程卢光熙主编 机械工业出版社 1985年4金属学原理 李 超主编 哈工大出版社 1996年5材料科学基础 马泗春主编 陕西科学技术出版社 1998年6材料科学基础石德珂主编 西安交大出版社 1995年 第81页第七部分 二元相图一、教学目及要求二、主要内容三、学时安排四、教学重点五、教学难点六、教学过程七、思考题八、作业九、实验教学十、课堂讨论十一、教学参考书第82页教学目及要求 经过本章学习，使学生们掌握二元相图基本类型、分析和使用、铁碳相图 第83页主要内容 1.二元相图基本类型；2.二元相图分析和使用；3.铁碳相图和铁碳合金。第84页教学重点 1.二元相图分析和使用；2.铁碳相图和铁碳合金。第85页教学难点 1.二元相图分析和使用；2.铁碳相图应用 第86页教学过程 一、复习上一节内容二、导入新课 三、讲授新课 四、小结 五、思索题 六、作业第87页讲授新课 1、二元相图基本类型；2、二元相图分析和使用；3、铁碳相图和铁碳合金。第88页思索题 1.二元相图有那些最基本类型？何为匀晶转变、共晶转变、包晶转变、共析转变、包析转变、有序-无序转变。2.何为“杠杆定律”，“杠杆定律”应用范围及用途。3.按含碳量可将铁碳合金分为那几类？它们力学性能随含碳量增加有何改变规律？4.何为平衡分配系数？研究固溶体合金凝固时溶质分布有何实际意义。5.固溶体合金凝固时生长形态怎样？受那些原因控制。第89页作 业 1、何为成份过冷？影响成份过冷原因有那些？2、试述区域提纯原理。3、简述枝晶偏析形成过程和消除方法。4、分析0.45%C，1.2%C和2.3%C 铁碳合金平衡结晶过程，计算室温下组织组成 物相对量及两相相对量。5、依据显微组织分析，一灰口铁内石墨体积占12%，铁素体体积占88%，试求该合金碳含量。6、简述铸锭三区形成机理，采取什么方法可使柱状晶更发达？采取什么方法可使中心等轴晶更发达？7、钢中有那些常见杂质？何为钢“热脆”？何为钢“冷脆”？怎样预防？第90页试验教学 铁碳合金平衡组织观察 2课时 第91页教学参考书 1金属学原理 刘国勋主编 工业冶金出版社 1980年2金属学 胡庚祥主编 上海科技出版社 1980年3金属学教程卢光熙主编 机械工业出版社 1985年4金属学原理 李 超主编 哈工大出版社 1996年第92页第八部分 三元相图一、教学目及要求二、主要内容三、学时安排四、教学重点五、教学难点六、教学过程七、思考题八、作业九、实验教学十、教学参考书第93页教学目及要求 经过本章学习，使学生们掌握三元相图类型、定量法则、分析方法、等温截面、变温截面、液态投影图。第94页主要内容 1.三元相图成份表示方法及定量法则；2三元匀晶相图、三元共晶相图；3.四相平衡转变；4.三元相图应用举例。第95页教学重点 1.三元共晶相图；2.三元相图应用举例。第96页教学难点 1三元共晶相图；2四相平衡转变。第97页教学过程 一、复习上一节内容二、导入新课 三、讲授新课 四、小结 五、思索题 六、作业 第98页讲授新课1、三元相图成份表示方法及定量法则；2、三元匀晶相图、三元共晶相图；3、相平衡转变；4、三元相图应用举例。第99页思索题 1、三元相图怎样表示合金成份？何为“直线法则”？何为“重心法则”？2、何为三元相图水平截面、垂直截面和液相面投影图？3、三元合金有那些四相平衡转变？在投影图上有什么特征？4、三元共晶相图有多少个单相区、两相区、三相区？有没有四相共存情况？第100页作 业（1）1、固态下完全不互溶三元共晶相图如图6-1所表示，分析O与合金结晶过程，画出冷却曲线、结晶示意图、注明反应式，并计算室温下组织组成物相对量。2、固态下完全不互溶三元共晶相图如图6-2所表示，画出过Am、PQ垂直截面。若三组元熔点tAtBtC，请画出tB ttA温度下水平截面。3、液相面投影图如图6-3，分析O合金结晶过程，画出冷却曲线、结晶示意图、注明反应式，并计算室温下组织组成物相对量。4、液相面投影图如图6-4，请写出全部四相平衡转变 第101页作 业（2）第102页试验教学 金相摄影 3课时 第103页教学参考书 1实用三元合金相图 侯增寿、陶岚琴 上海科技出版社 1983年2金属学原理 李 超主编 哈工大出版社 1996年 3金属学 胡庚祥主编 上海科技出版社 1980年 第104页第九部分 固体材料变形与断裂 一、教学目及要求二、主要内容三、学时安排四、教学重点五、教学难点六、教学过程七、思考题八、作业九、实验教学十、教学参考书第105页教学目及要求 经过本章学习，使学生们掌握固体材料变形基本方式、弹性变形机制、塑性变形机理、塑性变形对组织与性能影响、金属及合金强化位错解释。第106页主要内容 1、弹性变形；2、塑性变形机理；3、塑性变形对组织与性能影响；4、金属及合金强化位错解释。第107页教学重点 1、弹性变形；2、塑性变形机理.。3、塑性变形对组织与性能影响；4、变形对组织与性能影响 第108页教学难点 1、弹性变形机制；2、塑性变形机理；3、金属及合金强化位错解释。第109页教学过程 一、复习上一节内容二、导入新课 三、讲授新课 四、小结 五、思索题 六、作业第110页讲授新课1、弹性变形；2、塑性变形机理；3、塑性变形对组织与性能影响；4、金属及合金强化位错解释。第111页思索题 1、材料冷塑变时，主要变形方式有那些？2、滑移与孪生有何异同？3、何为滑移带与滑移线？何为交滑移与多滑移？4、冷塑变对金属及合金组织性能有何影响？5、何为孪生？何为孪生参数？面心立方晶体孪生过程中，原子怎样切动？6、何谓形变织构？怎样表示板织构与丝织构？一旦产生织构，性能上有何改变？7、用位错理论解释金属及合金形变强化。第112页作 业（1）1将一根长20m，直径14mm铝棒，经过12.7mm模具拉拔，求：（1）这根棒材拉拔后尺寸；（2）这根棒材承受工程应变与真应变。2画出体心立方、面心立方和密排六方晶体滑移系。3体心立方晶体110111；112111；123 111滑移系共有多少个？可否产生交滑移？4.单晶表面为100面，假定晶体能够在任何滑移系上滑移，讨论表面上可 能见到滑移线。5铜单晶临界分切应力为1Mpa，设拉力轴在图7-1中阴影三角形中，求：（1）开始滑移最小拉应力，并在阴影三角形中示意标出最小拉应力所对应拉力轴位置。（2）当拉力轴为何取向时，滑移所需拉应力最大？为何？第113页作 业（2）6（001）标准极图如图 7-2，面心立方金属拉伸时，当力轴在P点时，找出初始滑移系与共轭滑移系，并解释超越现象；若力轴位于11点，找出全部等效滑移系，并说明二者应力-应变曲线差异。7证实面心立方晶体发生孪生变形时，产生切变量为0.707。8试用多晶体塑变理论解释，室温下金属晶粒越细强度越高。9有一块密排六方高纯金属板（a/c=1.586），轧成薄板后产生（0001）110织构，沿轧向取样，屈服强度较低，当金属中加入一定碳后，在相同条件下拉伸屈服强度很高，请说明原因。第114页教学参考书 1金属力学性质微观理论哈宽富科学出版社1983年2材料科学基础潘金生等清华大学出版社年第115页第十部分 回复与再结晶 一、教学目及要求二、主要内容三、学时安排四、教学重点五、教学难点六、教学过程七、思考题八、作业九、实验教学十、教学参考书第116页教学目及要求 经过本章学习，使学生掌握形变金属及合金在退火过程中改变、即回复、再结晶、晶粒长大过程及其机制、金属热变形。第117页主要内容 1、形变金属及合金在退火过程中改变；2、回复；3、再结晶；4、晶粒长大；5、金属热变形。第118页教学重点 1.形变金属及合金在退火过程中改变；2.回复、再结晶、晶粒长大过程及其机制；3.金属热变形。第119页教学难点 回复、再结晶、晶粒长大过程及其机制 第120页教学过程 一、复习上一节内容二、导入新课 三、讲授新课 四、小结 五、思索题 六、作业第121页讲授新课1、形变金属及合金在退火过程中改变；2、回复；3、再结晶；4、晶粒长大；5、金属热变形 第122页思索题 1冷变形金属加热到0.5Tm，随保温时间增加，组织性能要发生那些改变？2回复类型有几个？简述其机制。3再结晶与重结晶有何区分？再结晶驱动力是什么？4何为正常晶粒长大？何为异常晶粒长大？发生异常晶粒长大条件是什么？5.冷变形金属在不一样温度下回复曲线有何特点？研究回复动力学有何实际意义？6从金属学角度怎样区分冷加工与热加工？热加工金属软化机制有几个？第123页作 业 1某单晶冷压80%，在20停留7天后，性能回复到一定程度。若在100回复到相同程度则需要50min，求该金属回复激活能。2冷变形黄铜在400温度下完成再结晶需要1h，而390温度下完成再结晶需要2h，试计算420再结晶需要多少时间？3Fe-3%Si合金含MnS粒子时，当粒子半径为0.05m，体积分数为1%，850以下退火，当基体晶粒平均直径为6m时候，正常长大停顿，试分析原因。4.将一楔形铜片置于两轧辊滚之间轧制，画出再结晶后晶粒大小沿片长方向改变示意图。假如加热到再结晶温度以上保温，何处先发生再结晶？5.将纯铜冷轧98%后，在不一样温度下再结晶，请设计一方案测定出再结晶激活能。灯泡中钨丝在非常高温度下工作，晶粒会显著长大，当形成横跨钨丝大晶粒时，灯丝变脆，会在工作中造成热应力作用下，产生破坏。试找出能够延长灯丝寿命方法。6.何为超塑性？怎样实现超塑性？研究超塑性对生产实践有何实际意义？第124页试验教学 金属塑性变形与再结晶 2课时 第125页教学参考书 1金属力学性质微观理论哈宽富科学出版社1983年2材料科学基础潘金生等清华大学出版社年第126页
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