课程简介
材料科学基础是材料科学与工程专业本科生必修专业基础课，校内开课时间分为上下两个学期，授课年级为大二秋季学期与大三春季学期，共计96学时。材料科学与工程专业是1998年中国矿业大学（北京）恢复独立招收本科生所设立的首批本科专业，其前身为中国矿业大学北京研究生院耐磨材料研究室，自建系以来，《材料科学基础》课程始终是重要的必修专业基础课之一。在20余年的发展过程中，矿大北京材料专业在耐磨金属材料的基础上发展出了新能源材料、耐磨金属基复合材料、超硬材料、材料腐蚀与防护等特色专业方向，《材料科学基础》的教学工作围绕着专业特色转换、科学水平进步以及多媒体、慕课等教学手段的更新而不断升级进步。学生对课程内容编排和讲解、考核满意度高，在学评教和毕业生座谈中对课程评价积极。本门课程对于材料专业学生后续专业知识的学习、新材料研究和设计、研究生及工作阶段都将提供重要的理论基础。课程主要内容共有9章，78个视频1100分钟，主要包括晶体结构与缺陷、扩散与凝固、相图、固态相变、变形与再结晶等主干知识。
课程大纲
第一章 绪论
第二章 晶体学基础
2.1 原子结构与原子轨道
2.2 电子排布规律
2.3 晶体中的结合键
2.4 晶体结构与空间点阵
2.5 晶系与布拉菲点阵
2.6 晶向指数与晶面指数
2.7 晶面间距与晶面夹角
2.8 晶体的宏观对称性
第三章 固体材料的结构
3.1 金属的晶体结构
3.2 金属晶体的堆垛与间隙
3.3 合金基本概念
3.4 固溶体
3.5 化合物
3.6 陶瓷的晶体结构
3.7 高分子的基本结构
3.8 非晶、准晶和纳米晶
第四章 晶态固体中的扩散
4.1 扩散的宏观规律
4.2 扩散的微观机制
4.3 扩散与原子的随机行走
4.4 扩散系数与扩散激活能
4.5 扩散的影响因素
4.6 反应扩散
第五章 凝固
5.1 纯金属的结晶
5.2 金属结晶的基本条件
5.3 液态金属的结构
5.4 均匀形核
5.5 非均匀形核
5.6 晶体长大的动力学条件和液固界面微观结构
5.7 阶梯的长大机制和生长形态
第六章 相图
6.1 匀晶相图
6.2 共晶相图
6.3 共析相图与包晶相图
6.4 其他二元相图
6.5 铁碳合金的组元及基本相
6.6 Fe-Fe3C相图分析与工业纯铁结晶过程
6.7 钢的结晶过程
6.8 白口铸铁的结晶过程
6.9 碳对铁碳合金平衡组织的影响
6.10 碳对Fe-C合金机械性能的影响
6.11 三元相图的表示方法
6.12 直线法则与杠杆定律
6.13 重心法则
6.14 三元匀晶相图与等温截面图
6.15 变温截面与投影图
6.16 具有共晶三相平衡的三元系相图概况
6.17 具有共晶三相平衡的三元系相图分析
6.18 具有共晶三相平衡的三元系相图截面图与投影图
第七章 固态相变的基本原理
7.1 固态相变的特点分类
7.2 固态相变的形核与生长
7.3 成分保持不变的(无扩散)相变
7.4 过饱和固溶体的分解
7.5 共析转变
7.6 马氏体转变（一）
7.7 马氏体转变（二）
7.8 贝氏体相变
第八章 晶体缺陷
8.1 点缺陷
8.2 位错的基本概念
8.3 柏氏矢量
8.4 位错的运动
8.5 位错的弹性性质
8.6 位错的交互作用
8.7 位错的生成与增殖
8.8 实际晶体中的位错
8.9 位错反应
8.10 晶界与相界
第九章 金属材料的变形与再结晶
9.1 金属的应力-应变曲线
9.2 单晶体的塑性变形-滑移
9.3 单晶体的塑性变形-孪生
9.4 多晶体的塑性变形
9.5 多相合金的塑性变形
9.6 聚合物与陶瓷的塑性变形
9.7 变形后的组织与性能
9.8 晶体的断裂
9.9 回复和再结晶
9.10 再结晶形核和长大
9.11 再结晶组织控制
9.12 蠕变、超塑性变形
期末考试
第二章 晶体学基础
2.1 原子结构与原子轨道
2.2 电子排布规律
2.3 晶体中的结合键
2.4 晶体结构与空间点阵
2.5 晶系与布拉菲点阵
2.6 晶向指数与晶面指数
2.7 晶面间距与晶面夹角
2.8 晶体的宏观对称性
第三章 固体材料的结构
3.1 金属的晶体结构
3.2 金属晶体的堆垛与间隙
3.3 合金基本概念
3.4 固溶体
3.5 化合物
3.6 陶瓷的晶体结构
3.7 高分子的基本结构
3.8 非晶、准晶和纳米晶
第四章 晶态固体中的扩散
4.1 扩散的宏观规律
4.2 扩散的微观机制
4.3 扩散与原子的随机行走
4.4 扩散系数与扩散激活能
4.5 扩散的影响因素
4.6 反应扩散
第五章 凝固
5.1 纯金属的结晶
5.2 金属结晶的基本条件
5.3 液态金属的结构
5.4 均匀形核
5.5 非均匀形核
5.6 晶体长大的动力学条件和液固界面微观结构
5.7 阶梯的长大机制和生长形态
第六章 相图
6.1 匀晶相图
6.2 共晶相图
6.3 共析相图与包晶相图
6.4 其他二元相图
6.5 铁碳合金的组元及基本相
6.6 Fe-Fe3C相图分析与工业纯铁结晶过程
6.7 钢的结晶过程
6.8 白口铸铁的结晶过程
6.9 碳对铁碳合金平衡组织的影响
6.10 碳对Fe-C合金机械性能的影响
6.11 三元相图的表示方法
6.12 直线法则与杠杆定律
6.13 重心法则
6.14 三元匀晶相图与等温截面图
6.15 变温截面与投影图
6.16 具有共晶三相平衡的三元系相图概况
6.17 具有共晶三相平衡的三元系相图分析
6.18 具有共晶三相平衡的三元系相图截面图与投影图
第七章 固态相变的基本原理
7.1 固态相变的特点分类
7.2 固态相变的形核与生长
7.3 成分保持不变的(无扩散)相变
7.4 过饱和固溶体的分解
7.5 共析转变
7.6 马氏体转变（一）
7.7 马氏体转变（二）
7.8 贝氏体相变
第八章 晶体缺陷
8.1 点缺陷
8.2 位错的基本概念
8.3 柏氏矢量
8.4 位错的运动
8.5 位错的弹性性质
8.6 位错的交互作用
8.7 位错的生成与增殖
8.8 实际晶体中的位错
8.9 位错反应
8.10 晶界与相界
第九章 金属材料的变形与再结晶
9.1 金属的应力-应变曲线
9.2 单晶体的塑性变形-滑移
9.3 单晶体的塑性变形-孪生
9.4 多晶体的塑性变形
9.5 多相合金的塑性变形
9.6 聚合物与陶瓷的塑性变形
9.7 变形后的组织与性能
9.8 晶体的断裂
9.9 回复和再结晶
9.10 再结晶形核和长大
9.11 再结晶组织控制
9.12 蠕变、超塑性变形
期末考试