材料中扩散与相变教案201009

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1、课程教案学院：材料与能源系、所：材料科学与工程系授课教师：李力课程名称：《材料中的扩散与相变》课程学时：48学时2010年9月6日13第页，共页绪论教学目标或要求：《材料中的扩散与相变》是材料科学与工程、材料加工与控制等各专业一门重要技术基础课。材料科学是研究材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间关系及变化规律的一门科学。材料科学基础的任务是根据工程和科学技术发展的需要设计研制新型工程材料；解决材料制备原理和工艺方法，获取可供使用的工程材料；解决材料在加工和使用过程中组织结构和性能变化的微观机理，从中找出合

2、宜的加工工艺、强化工艺和延寿措施；创新测试材料成分、组织结构和性能的方法，完善测试技术；合理地选择和使用工程材料。本课程的主要教学目的和任务是：1、使学生在掌握固态材料中扩散与相变的基本概念及基础理论，包括材料中扩散的微观机制、宏观规律及固态相变中的驱动力、阻力、形核、长大的基础理论。2、通过学习以上基础知识，使学生能对各种类型的扩散型相变和非扩散型相变进行分析和讨论。3、为学生分析材料学及材料加工工程中的扩散和相变问题打下理论基础，为学生今后研究与开发新材料及材料加工新技术奠定坚实的基础。学习本课程的目的是为后

3、续专业课打下牢固的基础，同时为将来从事材料的研究与开发打下坚实的理论基础。教学重点和难点1．教学重点：1.材料热力学。2.扩散基础3．相及相图4．固态相变的形核、长大与粗化5．马氏体相变2．教学难点：1．材料的能量计算和分析方法，材料系统熵、焓(化学能、界面能、应变能)的计算及应用。2.扩散微观理论、相图热力学理论。3．凝固理论，特别是非平衡凝固理论。4．马氏体相变晶体学教学手段与方法：课堂讲授，结合多媒体教学。教学内容：1．材料热力学材料热力学知识回顾及总结，包括热力学定律，焓、熵、自由能、热力学定律及重要关系

4、13第页，共页。化学热力学，包括活度、偏摩尔函数、平衡常数、热平衡方程等。材料的能量计算和分析方法，材料系统熵、焓(化学能、界面能、应变能)的计算及应用。2、扩散基础扩散的驱动力、Fick第一定律、第二定律，扩散微观理论，间隙原子扩散机理、置换原子的扩散机理，互扩散的基本概念，扩散系数统计性质，扩散数值模拟。实际金属的扩散和扩散相关实验方法3．相及相图相及相图：合金相的分类、稳定性、基本参数及热力学理论，单元、二元相图相图热力学理论。4、凝固理论固态相变的分类，固态相变形核中均匀形核时的驱动力、阻力、临界条件，非

5、均匀形核及特征，凝固理论，固态相变的长大规律，Johnson-Mehl方程和Avrami方程，弥散析出相的粗化和长大。5、脱溶、时效及失稳分解脱溶过程的驱动力，脱溶沉淀相形核及生长粗化，失稳分解的实验研究，时效概念及应用6、马氏体相变马氏体相变分类，马氏体相变热力学，铁基合金和有色金属中中的马氏体转变，形核与长大，马氏体相变的晶体学及其晶体学表象理论。该课程内容较为庞杂。具有三多的特点；即所谓内容头绪多、原理规律多（涉及原理、规律几十个）、概念定义多（名词、定义近300个），由于该课程具有上述特点，加之有些微观结

6、构看不见、摸不到，而且课程内容枯燥、乏味，因此，教师感到难教，学生感到难学。本课程推荐参考书目：1刘智恩.材料科学基础.西北工业大学出版社.20032赵品.材料科学基础教程.哈尔滨工业大学出版社.20023石德柯.材料科学基础.机械工业出版社.19994胡赓祥.材料科学基础.上海交通大学出版社.20025徐恒钧.材料科学基础.北京工业大学出版社.2001.13第页，共页第一章材料热力学教学目标或要求：通过本章学习，使学生们掌握材料热力学基本理论、材料结构、相、组织关系，了解材料能量计算方法和分析方法。教学重点与难

7、点教学重点：材料热力学理论教学难点：材料的能量计算和分析方法，材料系统熵、焓(化学能、界面能、应变能)的计算及应用。教学手段与方法：讲授。运用多媒体教学。教学内容：材料热力学知识回顾及总结，包括热力学定律，焓、熵、自由能、热力学定律及重要关系。化学热力学，包括活度、偏摩尔函数、平衡常数、热平衡方程等。材料的能量计算和分析方法，材料系统熵、焓(化学能、界面能、应变能)的计算及应用。第二章扩散教学目标或要求：通过本章学习，使学生们掌握扩散问题的热力学分析、原子理论、扩散激活能概念、影响扩散的因素、扩散理论的应用。教学

8、重点与难点教学重点：1.扩散第一定律；2.扩散第二定律；3．扩散机理.。4．影响扩散的因素塑性变形对组织与性能的影响；5．扩散的热力学分析教学难点：1．扩散第二定律；2．扩散的机制；3．扩散的热力学分析教学手段与方法：讲授。运用多媒体教学。教学内容：13第页，共页固体中原子或分子的迁移称为扩散。扩散是固体中物质迁移的唯一方式。研究扩散一般涉及两个方面：扩散的宏观规律——表