功能材料-课程教学大纲
功能材料课程教学大纲
一、课程说明
（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；
功能材料；材料物理与材料化学专业；专业必修课；54学时，3学分（二）课程简介、目标与任务；
《功能材料》具有很强的理论性和应用性。本课程除了要求学生了解所学功能材料外，还要掌握材料学基础知识，重点在于如何将所学理论知识运用到实际的功能材料中去，并了解相关功能材料的结构，性能与制备及其之间的关系。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；
先修课程要求：材料学科的基础课程，如材料科学基础，金属物理，扩散与相变等；这些先修课程介绍材料学里的最基础理论知识，本课程则深入介绍这些基础理论知识在实际功能材料中的应用
（四）教材与主要参考书
《功能材料学概论》冶金工业出版社，2006年，马如璋，蒋民华，徐祖雄
《磁学基础与磁性材料》浙江大学出版社，2006年，严密，彭晓领
《超导物理基础》北京大学出版社，1997年，伍勇，韩汝珊
《功能材料与纳米技术》化学工业出版社，2002年，李玲，向航
《块体非晶合金》化学工业出版社，2007年，惠希东，陈国良
《形状记忆合金》中国科学技术大学出版社，1993年，杨杰，吴月华
《金属氢化物的性质与应用》1986年，大角泰章著，吴永宽，苗艳秋译二、课程内容与安排
第一章第一节第二节第三节绪论
概述
功能材料的概念及分类功能设计的原理和方法
（一）教学方法与学时分配
讲授，2学时
（二）内容及基本要求
主要内容：功能材料的概念，分类；
功能显示过程，一次功能材料；二次功能材料【掌握】：功能材料的概念
【了解】：功能材料分类，功能显示过程
第二章第一节第二节第三节磁性材料铁磁学基础软磁材料
永磁材料
（一）教学方法与学时分配
讲授，10学时
（二）内容及基本要求
主要内容：
1.物质磁性的分类
2.磁化过程与技术磁参量
3.电工纯铁，硅钢；坡莫合金
4.FeNiAl和AlNiCo合金
5.Nd-Fe-B材料
【重点掌握】：
1.磁畴的运动与磁化过程
2.电工纯铁的磁时效，微观组织的变化如何影响磁性能
3.成分和微观组织的变化对硅钢软磁性能的影响
4.成分和微观组织的变化对坡莫合金性能的影响
5.磁场热处理如何影响永磁合金（FeNIAl和AlNICo）的性能
【掌握】：
基本概念和定义：磁化强度，磁感应强度，磁化率，磁导率，磁化曲线和磁滞回线，磁致伸缩，磁晶各项异性，矫顽力，磁损耗，磁能积；软磁材料的性能要求；永磁材料的性能要求
【了解】：
磁性的起源；磁性材料的稳定性；Fe-Al和Fe-Co系软磁合金；矩磁合金
和恒磁合金
【一般了解】：
铁氧体软磁材料；铁氧体永磁材料
【难点】：
成分，微观组织对磁性能的影响及提高磁性能的途径
第三章第一节第二节第三节第四节第五节第六节第七节超导材料
超导发展简史
超导体的基本物理性质传统超导体的超导电理论两类超导体
超导隧道效应
超导体的种类及高Tc的追求几种超导材料
（一）教学方法与学时分配
讲授，16学时
（二）内容及基本要求
主要内容：
1.超导体基本物理性质
2.传统的超导理论
3.第一类超导体，第二类超导体
4.单电子隧道效应，约瑟夫森效应
5.实用超导材料
【重点掌握】：
1.零电阻性质，迈斯纳性质
2.第二类超导体的磁化强度与磁感应强度随外磁场的变化
3.N-I-S，S-I-S单电子隧道效应的隧穿过程
4.NbTi，Nb3Sn超导电力材料的性能与制备
5.Pb隧道结的制备及提高热循环性能的方法及方法
【掌握】：
零电阻性质的关键参数；超导体与电阻为零的理想导体的区别；同位素效应及其意义；库柏电子对；穿透深度，相干长度；超导电力材料的基本要求；提高NbTi合金稳定性的方法
超导的发现与低温下电阻变化的争端；传统超导体的超导电理论；高温氧化物超导体；超导材料临界温度的发展历史
【一般了解】：
低温的获得，超导量子干涉器件的应用
【难点】：
第二类超导体NbTi，Nb3Sn制备方法的区别
第四章第一节第二节第三节第四节第五节形状记忆合金
概述
形状记忆合金的特性形状记忆效应的机理形状记忆合金的种类形状记忆合金的应用
（一）教学方法与学时分配
讲授，8学时
（二）内容及基本要求
主要内容：
1.形状记忆特性
2.三类形状记忆效应
3.热弹性马氏体相变
4.NiTi基形状记忆合金
【重点掌握】：
1.热弹性马氏体相变的主要特征
2.热弹性马氏体相变和非热弹性马氏体相变的区别
3.形状记忆合金宏观形变及恢复对应的微观的原子迁移过程
4.NiTi基形状记忆合金的形状记忆处理
5.成分及热处理制度对NiTi基形状记忆效应的影响
【掌握】：
马氏体相变中基本概念；热滞后；相变伪弹性与形状记忆效应的关系；NiTi合金中，R相变的特点及其应用；铜基形状记忆合金的记忆处理
【了解】：
形状记忆合金的大致发展历史；铁基形状记忆合金；形状记忆合金的应用
形状记忆合金宏观形变与恢复如何与微观的原子迁移相对应
第五章第一节第二节第三节第四节储氢合金
储氢方法及其材料特性
金属氢化物储氢原理储
氢合金材料
储氢合金金属氢化物的应用
（一）教学方法与学时分配
讲授，6学时
（二）内容及基本要求
主要内容：
1.金属储氢原理
2.稀土系储氢合金
3.镁系储氢合金
4.钛系储氢合金
5.储氢合金金属氢化物的应用
【重点掌握】：
1.金属吸氢，释氢过程(P-C-T图)
2.稀土系储氢合金的特点及储氢特性的改善
【掌握】：
其它储氢方法；镁系储氢合金特点
【了解】：
钛系储氢合金；储氢合金金属氢化物的应用【难点】：
不同储氢合金体系的储氢特点
第六章第一节第二节第三节纳米材料
纳米材料和纳米科技简介纳米粉体材料
块体纳米材料
（一）教学方法与学时分配讲授，6学时
（二）内容及基本要求
主要内容：
1.纳米材料的基本性质
2.纳米粉体材料
3.块体纳米材料
【重点掌握】：
1.纳米粉体的热学特性及光学特性
2.块体纳米材料的力学性能
【掌握】：
纳米粉体材料的制备方法；块体纳米材料的制备方法【了解】：
纳米材料及纳米科技
【难点】：
块体纳米材料独特力学性能的理论解释
第七章第一节第二节非晶态合金
非晶态合金的概念
非晶态合金的性能，制备及应用
（一）教学方法与学时分配
讲授，6学时
（二）内容及基本要求
主要内容：
1.非晶态合金的结构
2.径向分布函数，双体分布函数
3.非晶态合金的制备，性能及应用
【重点掌握】：
1.如何描述非晶态结构
2.非晶态合金的性能
【掌握】：
非晶态合金的制备；金属非晶和金属玻璃的区别
【了解】：
非晶态金属的发展历史及现状；金属玻璃的特殊成型工艺
【难点】：
非晶态金属独特性能的理论解释
制定人：曹辉
审定人：
批准人：
日期：2016.6.23