材料科学及研究方法导论
材料科学及研究方法导论
5000+ 人选课
更新日期:2025/07/15
开课平台智慧树
开课高校东北林业大学
开课教师刘天张志军房轶群谢延军宋永明
学科专业工学材料类
开课时间2025/01/21 - 2025/07/20
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是与人类生活密切相关的重要支柱。学习材料科学是快乐的,按照正确可行的研究方法,你将在探索材料世界的过程中获得新的认知并收获巨大的幸福。本门课程将为大家普及材料科学的基本知识,帮助同学们掌握材料科学研究方法,精准剖析材料性质,科学表达材料性能。学习本门课程,我们就像手握科学研究方法这把神奇的钥匙,打开探索材料世界的大门,共同通向那令人心驰神往的无限奥秘。
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
材料科学研究基础
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科学研究概述
刘天
科学研究的基本类型
刘天
科研人员的心理基础和行为准则
刘天
材料科学基础
刘天
材料科学研究的一般程序
刘天
学习材料的意义
刘天
学术论文的检索和阅读
学术论文的检索准备
刘天
学术论文的检索方法
刘天
学术论文的基本要素
刘天
学术论文的阅读技巧
刘天
学术论文话题
刘天
材料结构基础
材料结构概述
张志军
原子结构
原子的电子结构
张志军
门捷列夫元素周期表-最伟大的材料事件
张志军
原子键合结构
键合类型及特点
张志军
键合本质与材料性能
张志军
原子与聚集—材料三级结构
原子排列
张志军
原子排列与材料性能
张志军
组织结构—材料四级结构
张志军
材料的介观结构---纳米结构
纳米结构
张志军
纳米材料的特性
张志军
导师喜欢的学生
刘天
材料成型加工
成型加工概述
房轶群
自由流动成型
房轶群
受力流动成型
房轶群
受力塑性成型
房轶群
材料人的历史使命
刘天
材料性能
材料性能概述
房轶群
高分子材料
房轶群
金属材料
房轶群
陶瓷材料
房轶群
撰写结果与讨论
刘天
材料分析方法基础
材料分析一般原理
张志军
衍射分析方法概述
张志军
光谱分析方法概述
电磁波
张志军
电磁波与物质的相互作用
张志军
光谱的分类及应用
张志军
电子能谱分析方法概述
光电子能谱
张志军
俄歇电子能谱
张志军
电子显微分析概述
电子束与材料的相互作用
张志军
电子能谱与电子显微分析
张志军
色质分析概述
张志军
材料分析实验准备
刘天
材料微观形貌分析
形貌分析概述
房轶群
光学显微镜
房轶群
透射电子显微镜
房轶群
扫描电子显微镜
房轶群
合理利用微观形貌分析
刘天
材料物相分析
物相分析概述
房轶群
物相定性分析
房轶群
物相定量分析
房轶群
学术汇报的技巧
房轶群
材料热分析
热重分析及差示扫描量热分析
刘天
热重分析及差示扫描量热分析实验技巧
刘天
动态热机械分析与热力学分析
刘天
千万别点进来
刘天
  • 第一章材料科学研究基础

    讲授科学研究的概念、特点和基本类型,讲述科学研究方法的概念和意义,介绍科学研究人员的行为准则,重点讲授材料科学研究四要素,以及材料科学研究的一般程序。

  • 1.1科学研究概述

    介绍科学及科学研究的概念和科学研究的特点,讲述科学研究方法的概念和意义,讲授本科生学习科学研究方法的途径和技巧。

  • 1.2科学研究的基本类型

    讲述科学研究的三个基本类型,即基础研究、应用研究和开发研究,并阐述三者之间的关联和各自的特点。

  • 1.3科研人员的心理基础和行为准则

    讲述科研人员的行为准则,包括献身真理、不怕失败、放弃错误、诚实谦虚、自由讨论以及合作研究,强调学术不端行为是科学研究人员绝不可触碰的红线。

  • 1.4材料科学基础

    介绍材料的基本概念,讲述材料的多种分类,重点讲授材料科学研究四要素,也就是材料的组分、材料的组成结构、材料的加工方式以及材料的性能。

  • 1.5材料科学研究的一般程序

    介绍进行材料科学研究的8个步骤,即发现问题,确定选题;收集事实,整理分析;制定方案、研究方法;实验探索,检验结果;论证课题,提出假说;实验实践,验证评价;形成成果,理论体系;推广应用,成果鉴定。

  • 1.6学习材料的意义

    惊喜彩蛋

  • 第二章学术论文的检索和阅读

    介绍检索和阅读学术论文的重要性,讲授检索学术论文所需进行的准备,并结合实际操作,讲述中文及英文学术论文的检索方法,向同学们传授学术论文的检索技巧。帮助同学们了解学术论文的基本结构及要素,讲述综述论文和研究性论文的概念,传授学术论文的阅读技巧。

  • 2.1学术论文的检索准备

    介绍检索和阅读学术论文的重要性,帮助学生了解检索学术论文所需要进行的准备工作。

  • 2.2学术论文的检索方法

    结合实际操作,讲述中文及英文学术论文的检索方法,并向同学们传授学术论文的检索技巧。

  • 2.3学术论文的基本要素

    介绍学术论文的基本结构及要素,分别讲述各部分的作用和意义,帮助同学们更好地了解学术论文,为后续课程学术论文的阅读技巧打好基础。

  • 2.4学术论文的阅读技巧

    讲述综述论文和研究性论文的概念,讨论如何选择这两种论文进行阅读,传授学术论文的阅读技巧。

  • 2.5学术论文话题

    惊喜彩蛋

  • 第三章材料结构基础

    结构决定性能,材料的固有性质和使用性能取决于它的组成和各个层次上的结构。本章主要从原子结构(原子核外电子结构)、原子键合、原子排列、组织结构(宏观组织、微观组织)以及介观结构五个层次对材料构成进行详细论述。

  • 3.1材料结构概述

    从构成材料的四要素出发,引入材料构成研究在材料从研究、开发到工程应用过程的重要性,并对材料的不同结构层次进行概述。

  • 3.2原子结构

    本节对材料的一级结构----原子结构、特别是原子核外电子运动规律及其排布规则进行详述。以元素周期表基础,对元素的电负性、电离能等理化性质随核外电子数的周期性变化规律进行介绍。

  • 3.3原子键合结构

    为什么金属具有良好的导电性,陶瓷却多为绝缘体?原子键合形式不同。本节就材料的二级结构----原子键合本质、类型、特点及其与材料性能的构效关系进行讲解。

  • 3.4原子与聚集—材料三级结构

    同为单质炭,石墨质软、金刚石坚硬,缘何?原子排列和聚集方式不同。本节对原子的排列及聚集结构----三级结构,包括晶体结构、晶体缺陷及其对材料性能的影响进行介绍。

  • 3.5组织结构—材料四级结构

    材料的许多力学性能,如强度、断裂韧性是组织敏感的。本节材料组织结构----材料的四级结构、特别是两相组织的基本形态及其对材料性能的影响进行简单介绍。

  • 3.6材料的介观结构---纳米结构

    介于宏观和微观尺度之间的纳米尺度的探究,已成为材料科学与工程的新重点,本节对材料纳米结构及其特性进行详细介绍。

  • 3.7导师喜欢的学生

    惊喜彩蛋

  • 第四章材料成型加工

    成型加工是材料走向具有使用价值产品的桥梁,材料若无法加工就不能成为真正意义上的材料。本章从材料特性及面向大材料观点,主要介绍了材料成型加工中自由流动成型、受力流动成型、受力塑性成型与其他成型类别。

  • 4.1成型加工概述

    本节概述了材料成型方法、材料成型后的加工方法,以及材料可流动性及可塑性变形的成型特性。

  • 4.2自由流动成型

    本节介绍了流动状态的物料,在无外力作用下的自由流动成型方法,以及金属砂型铸造、橡胶浸渍成型、陶瓷注浆成型几种典型自由流动成型加工方法。

  • 4.3受力流动成型

    本节介绍了流动状态的物料,在外力作用下的受力流动成型方法。重点介绍了高分子塑料注塑成型和无机非金属玻璃吹制成型的受力流动成型方法。

  • 4.4受力塑性成型

    本节介绍了受力条件下,固体物料塑性变形的成型方法。重点介绍了金属锻造、陶瓷挤压成型以及橡胶压出成型三种受力塑性成型方法。

  • 4.5材料人的历史使命

    惊喜彩蛋

  • 第五章材料性能

    材料的性能是一种参量,用于表征材料在给定外界条件下的行为。材料的性能是材料微观结构特征的宏观反映,有效利用材料的使用性能,可使材料更好为人类服务。本章着重介绍了高分子材料、金属材料、陶瓷材料三大基础材料的基本性能。

  • 5.1材料性能概述

    本节概述了材料性能的定义与内涵、性能的研究方法,性能的判据,性能的分类以及三大基础材料的性能特点。

  • 5.2高分子材料

    本节介绍了高分子材料的力学性能、理化性能以及高分子材料的老化与防治。

  • 5.3金属材料

    本节介绍了金属材料的密度、熔点、导热性、导电性以及磁性等物理性能,耐腐蚀性和热稳定性等化学性能,以及各种载荷作用下的力学性能。

  • 5.4陶瓷材料

    本节总结了陶瓷材料的性能特点,简要介绍了陶瓷材料的力学性能、热性能以及陶瓷材料的光学性能、电性能及化学性能。

  • 5.5撰写结果与讨论

    惊喜彩蛋

  • 第六章材料分析方法基础

    基于电磁辐射及运动粒子束与材料相互作用而建立的衍射分析、光谱分析、电子能谱分析和电子显微分析等方法已成为材料现代分析方法的主要部分。本章介绍材料现代分析方法的一般原理、主要分析方法的共性基础及概述各种方法的检测过程与应用。

  • 6.1材料分析一般原理

    本节介绍材料分析方法分类及其一般原理。

  • 6.2衍射分析方法概述

    本节主要概述材料衍射分析方法(X射线衍射分析、电子衍射分析)的共性基础及检测过程及应用。

  • 6.3光谱分析方法概述

    在已有的电磁辐射与材料结构基本知识的基础上,对电磁辐射与材料的相互作用及由此派生出的各种相关分析测试方法进行概述。

  • 6.4电子能谱分析方法概述

    电子能谱分析是基于电磁辐射照射或电子轰击材料(原子、分子或固体)产生的电子能谱进行材料表面分析的一类方法。本节就光电子能谱分析、紫外光电子能谱与俄歇电子能谱分析的共性原理、检测过程以及应用进行介绍。

  • 6.5电子显微分析概述

    本节对电子束与材料的相互作用及由此派生出的电子显微分析与电子探针分析方法及应用进行概述。

  • 6.6色质分析概述

    本节对基于其他理化性质与材料特征关系建立的色谱分析、质谱分析及其二者的联机分析方法的分析原理、过程和应用作简要介绍。

  • 6.7材料分析实验准备

    惊喜彩蛋

  • 第七章材料微观形貌分析

    材料的形貌是材料分析的重要组成部分,微观形貌的观察和分析对于理解材料的本质至关重要。借助各种显微技术来分析样品的表面或近表面,对于表征材料,认识材料的微观结构具有重要的意义。本章重点介绍了光学显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜三种微观形貌分析的显微技术。

  • 7.1形貌分析概述

    本节介绍了微观形貌分析的技术发展、感知物体形貌的两种方式,以及分辨率的概念。

  • 7.2光学显微镜

    本节介绍了光学显微镜的成像原理,光学显微镜的基本结构以及光学显微镜的几种主要分类及应用。

  • 7.3透射电子显微镜

    本节介绍了透射电子显微镜的构造及原理,透射电子显微镜微观形貌分析的特点,透射电子显微镜的试样制备方法,以及透射电子显微镜在微观形貌分析中的应用。

  • 7.4扫描电子显微镜

    本节介绍了扫描电子显微镜的构造及原理,扫描电子显微镜微观形貌分析的特点,扫描电子显微镜的试样制备方法,以及扫描电子显微镜在微观形貌分析中的应用。

  • 7.5合理利用微观形貌分析

    惊喜彩蛋

  • 第八章材料物相分析

    材料或物质的组成包括两部分,一是材料的组成元素及其含量;二是这些元素的存在状态,即是什么物相。研究材料组成元素及含量的工作称为成分分析,研究材料由哪些物相构成的方法称为物相分析。本章重点介绍了X射线物相分析方法。

  • 8.1物相分析概述

    本节概述了物相分析的定义、物相分析的方法,以及X射线物相分析的基本原理和特点。

  • 8.2物相定性分析

    本节介绍了物相定性分析的基本原理,PDF卡片的主要内容,PDF卡片索引的编排方法,以及利用PDF卡片进行物相定性分析的基本过程。

  • 8.3物相定量分析

    本节介绍了物相定量分析的基本原理,物相定量分析的几种主要方法,以及物相定量分析中需要注意的问题。

  • 8.4学术汇报的技巧

    惊喜彩蛋

  • 第九章材料热分析

    现代科学分析方法是研究材料科学所离不开的先进技术,热分析又是现代科学分析方法中非常重要的一部分。本章主要讲述讲述热重分析、差式扫描量热分析、动态热机械分析和热力学分析的基本概念和运行原理,并介绍以上四种热分析方法在材料科学中的应用。

  • 9.1热重分析及差示扫描量热分析

    讲述热重分析及差式扫描量热分析的基本概念和运行原理,介绍以上两种热分析方法在材料科学中的应用。

  • 9.2热重分析及差示扫描量热分析实验技巧

    讲述热重分析及差式扫描量热分析的的样品准备,并介绍一般情况下的参数设置,传授实验技巧。

  • 9.3动态热机械分析与热力学分析

    讲述动态热机械分析和热力学分析的基本概念和运行原理,介绍以上两种热分析方法在材料科学中的应用。

  • 9.4千万别点进来

    惊喜彩蛋

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 材料科学研究基础

    1.1 科学研究概述

    1.2 科学研究的基本类型

    1.3 科研人员的心理基础和行为准则

    1.4 材料科学基础

    1.5 材料科学研究的一般程序

    1.6 学习材料的意义

    视频数6
  • 第二章  作业测试
    第二章 学术论文的检索和阅读

    2.1 学术论文的检索准备

    2.2 学术论文的检索方法

    2.3 学术论文的基本要素

    2.4 学术论文的阅读技巧

    2.5 学术论文话题

    视频数5
  • 第三章  作业测试
    第三章 材料结构基础

    3.1 材料结构概述

    3.2 原子结构

    3.3 原子键合结构

    3.4 原子与聚集—材料三级结构

    3.5 组织结构—材料四级结构

    3.6 材料的介观结构---纳米结构

    3.7 导师喜欢的学生

    视频数11
  • 第四章  作业测试
    第四章 材料成型加工

    4.1 成型加工概述

    4.2 自由流动成型

    4.3 受力流动成型

    4.4 受力塑性成型

    4.5 材料人的历史使命

    视频数5
  • 第五章  作业测试
    第五章 材料性能

    5.1 材料性能概述

    5.2 高分子材料

    5.3 金属材料

    5.4 陶瓷材料

    5.5 撰写结果与讨论

    视频数5
  • 第六章  作业测试
    第六章 材料分析方法基础

    6.1 材料分析一般原理

    6.2 衍射分析方法概述

    6.3 光谱分析方法概述

    6.4 电子能谱分析方法概述

    6.5 电子显微分析概述

    6.6 色质分析概述

    6.7 材料分析实验准备

    视频数11
  • 第七章  作业测试
    第七章 材料微观形貌分析

    7.1 形貌分析概述

    7.2 光学显微镜

    7.3 透射电子显微镜

    7.4 扫描电子显微镜

    7.5 合理利用微观形貌分析

    视频数5
  • 第八章  作业测试
    第八章 材料物相分析

    8.1 物相分析概述

    8.2 物相定性分析

    8.3 物相定量分析

    8.4 学术汇报的技巧

    视频数4
  • 第九章  作业测试
    第九章 材料热分析

    9.1 热重分析及差示扫描量热分析

    9.2 热重分析及差示扫描量热分析实验技巧

    9.3 动态热机械分析与热力学分析

    9.4 千万别点进来

    视频数4
  • 期末考试