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第一章材料的结构
介绍原子键合、原子堆垛、点阵、晶系、晶体结构、晶面与晶向、晶体结构中的间隙、固溶体与化合物结构的内容
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●1.1原子的键合
电负性，金属键、共价键、离子键和范德瓦尔斯结合键等四种结合键特点。
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●1.2原子键合的强弱与金属材料的性能
原子键合强弱与原子间结合力大小关系，以弹性模量和热膨胀系数为例分析原子间结合力大小对金属材料性能的影响。
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●1.3原子堆垛
介绍原子堆垛的内容
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●1.4点阵、晶系、晶体结构
介绍点阵、晶系、晶体结构的内容
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●1.5晶体结构的几何特征、理论密度
晶体单胞中原子个数，配位数、原子半径与点阵常数之间的关系，堆积系数，并在此基础上介绍如何计算金属的理论密度。
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●1.6同质异构与异质同构
晶体中的同质异构与异质同构现象，如Fe、Ti和C的同质异构，单质金属元素和化合物的异质同构及在材料研究中的作用。
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●1.7晶面与晶向指数
晶向指数的确定方法，晶向族，晶向的表示及特征；晶面指数的确定方法，晶面族。
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●1.8hcp中的晶向与晶面
hcp结构中晶向的四轴指数确定方法，晶向四轴指数与三轴指数的换算，hcp结构中晶面四轴指数的确定；晶面间距，晶面夹角。
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●1.9晶体结构中的对称间隙
正三角形、正六面体和等径密排原子形成的正四面体和正八面体的对称间隙的大小及计算，间隙半径与原子半径的比值；配位原子半径与配位数和配位多面体的关系。
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●1.10晶体结构中的非对称间隙
bcc结构中八面体的非对称间隙，在垂直方向和水平面对角线方向上间隙半径大小不同，间隙半径r与原子半径R比值；四方四面体间隙位置、大小及个数。
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●1.11替代固溶体
固溶体概念及分类，替代式固溶体形成无限固溶体的的原子尺寸、晶体结构、电负性和原子价的影响因素。
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●1.12间隙固溶体
fcc、bcc和hcp中典型的长程有序固溶体；固溶度有限的间隙式固溶体中固溶度的大小分析，以铁中溶碳量为例，分析为什么原子堆积系数小、空隙大的bcc铁中溶碳量少，而原子堆积系数大、空隙少的fcc铁钟反而溶碳量多；固溶对材料性能如强度、电阻率、电阻温度系数和磁性、耐蚀性的影响。
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●1.13间隙式金属(间)化合物(IMC)
以钢为例，介绍钢中碳化物、氮化物和氢化物等间隙式金属间化合物；间隙式金属间化合物中非金属元素原子在金属基体中所处的位置与间隙半径r和非金属元素原子半径R比值r/R的关系。
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第二章空位与位错
介绍空位、位错、界面与表面的相关内容
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●2.1点缺陷
晶体结构中的缺陷及分类，点缺陷中的空位和溶质原子，与温度有关的空位及空位平衡浓度计算公式，产生空位过饱和的途径，空位的运动，空位对材料性能的影响。
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●2.2位错概念
位错概念，从材料理论强度和实际强度的比较介绍位错理论的发展过程，位错的观察方法和位错的形态。
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●2.3刃型位错
从原子面排列模型和滑移模型引入刃型位错概念，刃型位错的滑移矢量－柏氏矢量确定方法，并从位错线与柏氏矢量位向关系定义位错性质。柏氏矢量性质，刃型位错特点。
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●2.4螺型位错和混合位错
螺型位错特点及其位错线与柏氏矢量位向关系；混合位错的位错线与柏氏矢量位向关系；位错密度
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●2.5位错的运动
位错的运动形成塑性变形；刃型位错的滑移与攀移运动；螺型位错和混合位错的滑移；位错运动的晶格阻力：派-纳力公式；交滑移
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●2.6位错应变能
位错周围的弹性应变能及计算公式，弹性应变能与柏氏矢量的关系；不同类型位错弹性应变能大小的比较。
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●2.7位错应力场
螺型位错周围只产生径向对称的切应变的弹性应力场特点，距离其中心r处由于应力场而产生的切应力大小计算公式；刃型位错周围既有正应力又有切应力的弹性应力场特点，位错应变产生的正应力在位错周围的平面对称，而位错应变产生的切应力则还与位错中心的距离和位置有关。
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●2.8平行螺型位错之间的受力
外力τ作用在晶体上时，晶体中柏氏矢量为b的位错在这个外力τ作用下所受到的作用力表达式；两个平行螺型位错之间的相互作用，即同号相斥，异号相吸，以及相互作用力大小的表达式。
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●2.9平行刃型位错之间的受力
两个平行刃型位错之间的正应力相互作用与螺型位错一样，同号位错相斥，异号位错相吸；而这两个刃型位错之间的切应力相互作用大小与两个位错中心的距离有关，其作用力方向与两个位错的相互位置和性质有关；很多平行同号刃型位错的交互作用必然形成位错墙。
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●2.10位错与点缺陷之间的交互作用
位错与溶质原子的交互作用形成 溶质原子聚集物，即科垂耳气团，科垂耳气团对材料性能的影响；位错与空位交互作用发生攀移产生割阶，位错与空位的互相转化。
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●2.11两个刃型位错之间的交截
扭折与割阶；位错之间交截后是否有交截作用、大小、性质等的判断原则；并以两个柏氏矢量和位错线都相互垂直的刃型位错之间的交截为例进行说明。
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●2.12两个螺型位错之间的交截
分析了两个柏氏矢量和位错线都相互垂直的螺型位错之间的交截；交截后产生刃型割阶线段对原螺型位错运动有阻碍，并说明位错运动产生空位的机制。
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●2.13位错的萌生
位错可以有不同来源：在液体金属凝固时形成位错、由过饱和空位转化成位错、位错交截形成位错和局部应力集中形成位错
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●2.14位错的增殖
位错在外力τ作用下的线张力；晶体受力变形时晶体中由于位错运动的主要增殖机制弗兰克-瑞德（Frank-Read）位错源（F-R源）增殖机制。
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●2.15层错与不全位错
实际晶体结构简单立方、面心立方、体心立方和密排六方晶体，其柏氏矢量和大小；全位错，层错，层错能，与层错相关的肖克莱（Shockley）不全位错和弗兰克（Frank）不全位错；不同形式位错的运动特点。
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●2.16位错反应
位错反应的几何条件和能量条件，全位错分解为两个肖克莱不全位错；扩展位错，扩展位错宽度与层错能的关系；扩展位错的束集与交滑移；Lomer位错反应和Lomer- Cottrell位错反应形成的不可动的面角位错（压杆位错）。
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●2.17晶界
面缺陷分类；晶界分类，大角度晶界结构模型简介。
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●2.18晶界能与晶界偏析
小角度晶界的晶界能位错模型，大角度晶界的晶界能基本不变；由于晶界结构特点形成的晶界成分的非平衡偏析（晶界偏析，或称为内吸附），由于溶质原子与溶剂原子尺寸差形成的晶界成分的平衡偏析；晶界成分偏析对材料的性能影响。
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●2.19相界及界面与位错的作用
相界面；与大角晶界相似的非共格相界，区 原子的排列 ，类似于孪晶界的共格相界和与小角度晶界类似的准共格相界（半共格相界）；位错运动过程中在晶界，孪晶界，相界等 面缺陷障碍物处产生的塞积和应力集中；位错与面缺陷作用可能的对材料的影响。
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●2.20表面
表面在材料中的作用，理想表面，清洁表面及表面重构、表面弛豫和表面缺陷， 实际表面的粗糙度和表面成分与表面组织。
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●2.21表面能
晶体的表面能及常见晶体的表面自由能计算（估算）公式；表面自由能与晶体取向的各向异性关系表面自由能极图（Wulff图 ）；表面自由能与晶体平衡形状的关系；表面吸附。
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●2.22界面能在材料中的作用
晶界能与相界能对接触角大小和第二相形态的影响；晶界能对晶界平直化和晶粒稳定状态形状的影响，晶界能对材料过热、晶界成分、腐蚀和第二相形核的影响；表面能（或界面能）对润湿行为的影响。
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第三章纯金属结晶
讲解纯金属凝固的基本规律和必要条件，纯金属结晶的过冷现象、均匀形核与非均匀形核、长大、晶胚长大的组织形态及理论的应用。
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●3.1纯金属凝固的基本规律
介绍材料凝固的宏观过程
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●3.2纯金属结晶的过冷现象
讲解金属结晶的过冷及过冷度概念
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●3.3纯金属凝固的必要条件
介绍结晶的热力学和动力学条件
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●3.4纯金属结晶的均匀形核
讲解均匀形核的形核功，临界形核半径，形核率
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●3.5纯金属结晶的非均匀形核
讲解非均匀形核的能量、结构条件，形核率
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●3.6纯金属中晶核的长大
讲解非均匀长大的热力学、动力学，长大速度、机制
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●3.7纯金属结晶后的组织形态
讲解晶胚形核后长大形态与温度梯度关系，形成平面还是树枝晶
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●3.8纯金属结晶理论的应用
利用纯金属形核长大理论的应用，分析铸锭组织特点和制备细晶、柱状晶、非晶等的基本原理
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第四章二元合金相图及结晶
介绍相图的表示与测定，二元均晶相图与合金凝固，固溶体凝固时溶质分布，二元合金凝固中的成分过冷、共晶相图及平衡凝固，二元共晶合金的组织形成机理、非平衡凝固剂应用，二元包晶、偏晶和合晶相图、其它二元相图、铁碳相图和相图热力学基础等内容
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●4.1相图的表示（一）
讲解相、 相平衡、相变、相律、相图的表示方法、杠杆定律及表达式
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●4.2相图的表示（二）
讲解三元相图成分表示及确定，重心法则及三元系中的杠杆定律和推论
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●4.3相图的测定
讲解相图的几种实验测定方法，通过热分析和组织测试方法测定相图步骤
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●4.4二元匀晶相图与合金结晶
讲解匀晶合金相图，平衡及非平衡结晶分析，杠杆定律的应用，成分偏析
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●4.5固溶体合金凝固时溶质分布
讲解固溶体合金结晶的溶质原子再分配，合金成分偏析，区域熔炼概念
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●4.6二元合金凝固中的成分过冷
讲解固溶体合金非平衡结晶中形成的成分过冷及对合金凝固后组织的影响
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●4.7二元合金共晶相图及平衡凝固
讲解二元共晶相图分析，合金平衡及非平衡结晶及组织，杠杆定律的运用
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●4.8二元共晶合金的组织形成机理
讲解三种不同界面情况下共晶组织的形态和形成机理，Al-Si共晶实例
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●4.9二元共晶合金的非平衡凝固及应用
讲解共晶合金结晶中的伪共晶，离异共晶，利用共晶相图对铝合金的分类
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●4.10二元包晶、二元偏晶合金相图
讲解共晶相图与包晶相图对比，二元包晶、偏晶合金相图及结晶过程，非平衡结晶组织，比重偏析
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●4.11其他二元合金相图及总结
对相图进行总结，讲解有固相参与、有序无序转变，形成化合物中间相的相图
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●4.12铁碳相图
讲解铁碳相图的组成，典型合金的组织转变及组织分析，杠杆定律的应用
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●4.13相图热力学基础
讲解自由能-成分关系，相平衡热力学条件及用热力学平衡条件获得相图
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第五章三元合金相图及结晶
介绍三元均晶、共晶、包晶、包共晶的相关内容
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●5.1三元匀晶合金相图
讲解空间模型，等温变温界面，相区投影图，蝶形法则，凝固过程及组织
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●5.2三元简单共晶合金相图
讲解空间模型，等温变温界面，相区投影图，凝固过程及组织
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●5.3有固溶度变化的三元共晶合金相图模型
讲解空间模型，相区投影图
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●5.4有固溶度变化的三元共晶合金的结晶（一）
讲解结晶过程分析步骤，结合模型分析结晶过程，投影图上分析结晶
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●5.5有固溶度变化的三元共晶合金的结晶（二）
对等温、变温截面进行分析
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●5.6三元包共晶合金相图
讲解空间模型，投影图，合金结晶过程分析，等温、变温界面，有固溶度变化的三元包共晶相图投影图
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●5.7三元包晶合金相图
讲解空间模型，投影图，从二元相图推测三元相图构成；形成稳定化合物的三元相图
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●5.8三元合金相图总结
讲解空间模型、等温、变温截面及各相区组成及特点，如何判断三相、四相反应
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●5.9Pb-Sn-Bi三元合金相图
讲解投影图，不同成分合金结晶分析
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●5.10Al-Cu-Mg三元合金相图
讲解投影图，单变量线反应，430℃等温界面，等温线投影图，合金结晶分析，时效强化热处理基本原理
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第六章金属的塑性变形
介绍材料拉伸变形的应力-应变曲线，弹性变形，单晶体、多晶体和合金的塑性变形，塑性变形对材料组织和性能的影响
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●6.1材料拉伸变形的应力－应变曲线
介绍材料拉伸变形的应力-应变曲线
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●6.2金属材料的弹性变形
介绍弹性变形的内容
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●6.3单晶体纯金属的滑移变形机制
单晶体纯金属的塑性变形微观机制，滑移与孪生对比，滑移现象观察，滑移的位错机制
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●6.4单晶体纯金属滑移塑性变形的阻力
位错滑移的晶格阻力：派-纳力及表达式，派纳力的推论，材料理论强度与实际强度对比
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●6.5单晶体纯金属的滑移系
由派纳力推论得到单晶体纯金属的滑移系晶体学特征，常见金属晶体的滑移系及影响因素，滑移系数量与金属变形性能关系
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●6.6单晶体纯金属滑移塑性变形的临界切应力-斯密德定律
开动滑移系的临界分切应力，计算临界分切应力的施密德定律表达式，多滑移、交滑移及滑移痕迹
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●6.7单晶体纯金属的孪生塑性变形机制
孪生的晶体学特征，通过不全位错的运动或层错的概念解释形成孪晶的过程
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●6.8单晶体纯金属孪生塑性变形特点
从临界分切应力、晶体学特征、孪晶形状，引发孪晶的不全位错运动机制和对形变量的贡献介绍金属的孪生变形特点
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●6.9多晶体金属塑性变形
介绍多晶体的塑性变形
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●6.10单相固溶体合金塑性变形
形成单相固溶体合金时合金的塑性变形特点，包括固溶强化效果，某些合金可能出现的屈服现象及与屈服现象有关的应变时效现象，以及屈服和应变时效的原因
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●6.11聚合型多相合金塑性变形
加入合金元素后金属中形成的第二相可分为聚合型和弥散型第二相，介绍了聚合型第二相对合金塑性变形的影响
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●6.12弥散型多相合金塑性变形
弥散第二相的概念，形成弥散第二相的合金在塑性变形时，第二相对位错运动的阻碍机制，即位错绕过第二相或切过第二相。
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●6.13金属材料塑性变形对组织的影响
塑性变形对晶粒形状影响形成纤维组织，聚合型多相合金变形后可形成带状组织，以及加工后的加工流线，金属变形后的微观组织变化，即位错数量和形态的改变，形成胞状组织。
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●6.14金属材料塑性变形后的内应力和织构
内应力的分类（第I类、第II类、第III类内应力）、作用尺寸范围及对性能的影响，织构的形成原因及丝织构和板织构，织构使材料出现性能的各向异性。
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●6.15塑性变形对金属材料性能的影响
加工硬化概念，低层错能fcc单晶体的塑性变形的加工硬化切应力-切应变曲线，影响加工硬化的晶粒大小、合金元素、第二相的影响因素，加工硬化的实际应用；塑性变形对腐蚀、电阻、磁性、密度和弹性模量的影响；影响断裂的因素。
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●6.16金属材料的强化机制和方法
金属材料的两种强化机制，即制备无缺陷的理想晶体和增加材料缺陷数量以阻碍位错运动的实际位错机制；实际材料强化的四种方法，细化晶粒强化、固溶强化、弥散第二相强化及加工硬化方法
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第七章冷变形金属的回复与再结晶
介绍冷变形金属加热后的组织性能变化，回复退火，再结晶退火，晶粒长大和热加工等内容
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●7.1冷变形金属加热后的组织变化
冷变形金属加热后的根据组织变化特点分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段，回复过程中的亚结构变化，某些合金在退火中可能出现的退火孪晶
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●7.2冷变形金属加热后的性能变化
冷变形金属在退火加热中随着加热温度的不同发生回复、再结晶及晶粒长大的不同过程中的强度与硬度、内应力、电阻率、材料密度、亚晶粒尺寸和晶粒尺寸的变化特点。
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●7.3冷变形金属的回复
介绍回复退火的内容
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●7.4冷变形金属加热时的再结晶形核、长大
冷变形金属回复加热中动力学特点，冷变形金属回复加热在材料生产中的作用
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●7.5 冷变形金属加热时的再结晶温度
再结晶形核及形核后的长大过程；再结晶形核在大变形量下高层错能金属的亚晶合并形核，低层错能金属的亚晶界迁移形核及小变形量下的晶界弓出形核；再结晶退火的作用。
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●7.6冷变形金属再结晶后的晶粒及组织
再结晶温度定义，工业纯金属起始再结晶温度的经验计算公式，影响再结晶温度的因素如冷变形程度、杂质和合金元素，第二相粒子，原始晶粒大小及退火时间。
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●7.7冷变形金属加热后的晶粒长大
介绍晶粒长大
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●7.8高层错能金属的热加工
铸锭冶金的基本流程，热加工、冷加工和温加工的基本概念，以动态回复软化为主的高层错能金属热加工的微应变加工硬化、加工硬化速率降低和稳态流变三个阶段的应力-应变曲线特点。
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●7.9低层错能金属的热加工
以动态再结晶软化为主的低层错能金属热加工的应变加工硬化、部分再结晶加工硬化速率降低和稳态流变三个阶段的应力-应变曲线特点；超塑性变形、高温蠕变概念。
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第八章扩散
介绍扩散现象可肯达尔，扩散定律、应用及驱动力，反应扩散，原子扩散路径机制激活能及影响因素
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●8.1扩散现象及柯肯达尔效应
介绍扩散现象可肯达尔
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●8.2原子扩散路径、机制和扩散激活能
介绍原子扩散路径机制激活能
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●8.3稳态扩散及应用
稳态扩散概念，扩散通量，稳态扩散（菲克第一定律）表达式及菲克第一定律的应用求取扩散系数。
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●8.4非稳态扩散
非稳态扩散（菲克第二定律）概念及方程，菲克第二定律在渗碳处理时的特征解表达式，高斯误差函数的函数值。
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●8.5非稳态扩散的应用
利用菲克第二定律在渗碳处理时的特征解表达式，介绍渗碳工艺（渗碳温度和渗碳时间）的求解过程，制定渗碳工艺时需要考虑的因素。
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●8.6扩散驱动力
介绍扩散驱动力
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●8.7反应扩散
介绍反应扩散
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●8.8 固体金属的原子扩散影响因素
介绍原子扩散影响因素