课程名称: 非平衡态材料的理论与技术

课程代码: F050512

学分/学时: 2.0 /36

开课时间: 春

开课学院: 材料科学与工程学院

任课教师: 李金富

预修课程: 材料科学基础、材料加工基础

课程内容介绍：

材料组织在使用条件下远离热力学平衡状态时即被视为非平衡态材料。人类使用非平衡态材料已有数千年的历史，对金属材料而言，人们很早以前就已懂得通过淬火来获得亚稳相，以提高工具和兵器的硬度。但现代意义上的非平衡态材料主要指上世纪后半叶以来新出现的、在组织设计、获得原理方面显著不同于传统材料的新型亚稳材料，如非晶态合金、超细组织材料。这类材料许多优异的性能使之成为当前材料、冶金和凝聚态物理领域广为研究的对象。本课程在讲授非平衡态材料的结构特征及其形成原理的基础上，介绍各种由液相、固相、气相制备非平衡态固相材料的方法，阐述各类非平衡态材料的使用特点。本课程是对材料科学与工程专业《材料科学基础》、《材料加工基础》内容的进一步延伸和补充，可作为相关专业硕士研究生和博士研究生的选读课程。

 

Non-equilibrium materials mean that their structure is far from the thermodynamic equilibrium in the application condition. Although it has been thousands of years since non-equilibrium materials appeared in the human activities, the modern non-equilibrium materials are specially defined as the novel metastable materials fabricated by the unconventional processing methods, for instance, amorphous alloys and hyperfine grained alloys. They are now attracting more and more attention of the researchers working at the materials science and engineering, metallurgy as well as condensed physics. This course first introduces the structural characteristics and the forming principles of non-equilibrium materials, and then presents the main fabrication methods from gases, liquids and solids respectively. Finally their properties and application in engineering are discussed. This course is an important complement to the course such as “fundamentals of materials science” and “fundamentals of materials processing”, and is designed for master students and PhD students.

 

教学大纲：

1. 课程的性质和任务

本课程是为了适应日益增长的非平衡态材料的科研和生产需要而设立的，其内容力求反映国内外最新的科研成果，使选修者能在较短的时间内了解各类非平衡态材料的形成原理、制备工艺及使用性能，掌握其发展动向，并自觉地应用于科研实践。

2. 课程的教学内容和进度

第一章：非平衡材料的种类、范畴及其形成原理（6学时）

第二章：非晶态合金的结构和性能（6学时）

第三章：纳米及微晶材料的组织与性能（4学时）

第四章：深过冷快速凝固（4学时）

第五章：激冷快速凝固（4学时）

第六章：雾化沉积（4学时）

第七章：气相沉积（2学时）

第八章：机械合金化（6学时）

3. 基本要求

掌握非平衡态材料形成的热力学基础与动力学控制原理，熟悉各类非平衡态材料的结构特征、性能特点、应用范围，了解各种制备方法的技术原理及其局限性，并能将所学知识创造性地应用于科研工作。

4. 授课方式

多媒体授课

 

考核要求：

1. 课程成绩由平时成绩和考试成绩两部分构成，分别占总成绩的30％和70％。

2. 平时成绩根据课堂听讲情况、课堂讨论和回答问题情况、以及作业完成情况确定。

3. 课程结束后进行开卷考试，要求围绕重点讲授的内容之一进行专题评述，并尽可能将自己学习过程中形成的体会和想法纳入。

 

参考资料：

1.     C. Suryanarayana，Non-equilibrium Processing of Matrials, Pergamon,1999.

2.     王自东，《非平衡凝固理论与技术》，机械工业出版社，2011.