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4.材料的结构与缺陷

（17） 晶体结构（金属的三种基本晶体结构、晶体结构的稳定性及控制）

（18） 晶体的点缺陷（晶体缺陷的分类、点缺陷、点缺陷的作用、辐照损伤）

（19） 位错（位错的几何学、位错的应变场、应变能、作用在位错上的力和位错运动、位错的弦模型）

（20） 面缺陷（层错、反相界、晶界）

（21） 准晶体与非晶态（准晶体、非晶态金属）

5.材料的相变

（22） 平衡状态图和相律

（23） 相变的基本概念（相变热力学、各种相变）

（24） 有序－无序转变（有序晶格的观测、朗道－坎兹伯格展开）

（25） 相分解过程和原子排列（具有调幅现象的相分解、相分解过程和非均匀的自由能、有序化和相分解共同存在、合金的基底状态、群变分法）

（26） 马氏体相变（钢的马氏体转变、马氏体相变和形状记忆效应）

（27） 非平衡过程（非平衡过程的重要性、液体急冷法、气相急冷法、机械合金化）

（28） 玻璃态转变和非晶态合金（玻璃态转变、非晶合金形成的原因、非晶合金的结构变化和晶化）

6.材料的组织变化与控制

（29） 材料的组织（显微组织和结构、组织观察）

（30） 热处理基础（钢的淬火和回火、合金的时效、析出和逆转变）

（31） 材料的组织变化（塑性变形引起的晶体缺陷塞积、回复和再结晶、固相反应的再结晶现象、一次再结晶及其机制）

（32） 组织的控制（再结晶织构、相变织构）

7.表界面的结构与行为

（33） 吸附与偏析（吸附现象和偏析现象、吸附公式、偏析）

（34） 表面扩散和界面扩散（表面扩散、晶界扩散、界面扩散）

（35） 表面力

（36） 表面与界面的结构（清洁表面的结构）

（37） 实际表面结构（表面形态、表面组织、表面成分、高温下的固体表面结构）

（38） 晶体的界面结构（晶粒间界、相界、多晶体的晶界、界面）

8.表界面的电子输运

（39） 电子的表面势和表面态（表面势、表面态）

（40） 表面的电子结构（金属表面电子结构、氧化物表面的电子结构）

（41） 表面空间电荷层（表面空间电荷层、表面空间电荷的分布）

（42） 表面电子输运（电导、表面态电导、表面空间电荷层电导、表面复合）

（43） 界面和晶界的电子输运（金属—半导体界面、氧化物—半导体界面、晶界的电子输运）

9.超晶格材料与低维材料

（44） 超晶格材料及其电子状态（超晶格的分类、半导体超晶格中的电子状态、其他超晶格材料）

（45） 低维材料（量子阱、量子线、量子点）

（46） 多孔硅（多孔硅与光电子技术、多孔硅的结构、多孔硅的荧光特性和发光机理）

（47） 纳米晶硅（纳米晶硅薄膜结构特性、纳米晶硅的性质）

10.纳米材料

（48） 纳米材料科学和超微颗粒

（49） 纳米材料的结构特征（纳米材料的界面、纳米晶界的结构）

（50） 纳米材料中的特殊效应（表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应与宏观量子隧道效应）

（51） 纳米材料的一般性质（纳米材料的比热容及热膨胀、磁性、纳米材料中的扩散特征、力学性质、晶粒生长特性）

Ⅳ.相变原理

1.相变的一般特征与分类

（1） 相变的一般特征（母相失稳、相变驱动力、热滞、过渡相、相界面）

（2） 相变的基本类型（按热力学分类、按结构变化分类、按动力学机制分类）

2.热力学与相图

（1） 吉布斯自由能与相平衡

（2） 二元相图

（3） 三元相图

（4） 热力学在相图分析中的应用

3.相变动力学

（1） 匀相转变动力学（失稳分解、失稳有序化、连续相变动力学，液相－液相的转变，固相－固相的转变）

（2） 非匀相转变动力学（成核、长大、粗化，液相－固相的转变，气相－固相的转变）

4.扩散型相变

（1） 有序转变

（2） 脱溶沉淀

（3） 调幅分解

（4） 共析转变

5.无扩散型相变

（1） 马氏体相变

（2） 铁性相变

（3） 超导相变

Ⅴ.材料科学基础

1. 物质结构基础

（1） 物质的组成、状态及材料结构

（2） 物质的原子结构（原子结构和性质）

（3） 原子之间相互作用和结合（化学键结合、物理键结合、原子间距和空间排列）

（4） 多原子体系中电子的相互作用与稳定性（杂化轨道和分子轨道理论、费米能级、固体中的能带、库柏对、极化子）

2. 晶体学基础

（1） 晶体几何学基础（空间点阵和晶胞、晶系和布拉菲点阵、晶向指数和晶面指数）

（2） 典型的晶体结构（单质晶体结构、金属晶体结构、固溶体、中间相、无机化合物结构、硅酸盐晶体结构）

3. 非晶态结构

（1） 非晶体及描述理论（非晶材料、分布函数、非晶态结构模型、分级与分微）

（2） 典型非晶态结构（熔体的结构、玻璃的结构）

4. 晶体结构缺陷

（1） 点缺陷（空位和间隙原子、点缺陷的平衡浓度）

（2） 线缺陷（位错类型、柏矢矢量、位错密度、作用在位错上的力和位错的运动、位错的应力场和应变能、位错的线张力、位错间的交互作用力、实际晶体中的位错）

（3） 面缺陷（晶界和亚晶界、孪晶和相界、堆垛层错、外界面）

5. 相图

（1） 相图的基本知识（相平衡和相律、相图表示方法与制作、杠杆定律和重心法则）

（2） 二元相图（匀晶相图、共晶相图、包晶相图、其他类型的二元相图、复杂二元相图分析方法、相图的实际意义）

（3） 三元相图（三元匀晶图、三元共晶相图、复杂三元相图分析方法、实际三元相图举例）

6. 金属和合金的凝固

（1） 金属的凝固（金属的凝固过程、形核、长大）

（2） 合金的凝固（固溶体合金的凝固、共晶合金的凝固）

（3） 铸件的组织与缺陷（铸件的组织、铸件的缺陷）

（4） 凝固理论的应用（控制铸锭的晶粒大小、制取单晶体、定向凝固、制备非晶态合金、区域熔炼）

7. 材料变形与断裂

（1） 概述

（2） 弹性变形

（3） 滑移和孪晶变形（滑移观察、滑移机制、滑移面和滑移方向、孪晶变形）

（4） 单晶体的塑性变形（施密特定律、单滑移、多滑移和交滑移）

（5） 多晶体的塑性变形（晶界和晶体位向对塑性变形的影响、晶粒大小对材料强度与塑性的影响）

（6） 金属与合金的变形与强化（纯金属的变形强化、合金的变形与强化）

（7） 冷变形金属的组织与性能（冷变形金属的力学性能、冷变形的组织、形变织构、残留应力）

（8） 金属的断裂（理论断裂强度、实际断裂强度、断裂判据、断裂形式）

8. 金属的扩散、回复和再结晶

（1） 扩散第一定律及微观解释（扩散第一定律、影响扩散的因素）

（2） 扩散第二定律及其应用（钢的渗碳、互扩散柯肯达尔效应）

（3） 冷变形金属的回复（回复阶段性能与组织的变化、回复动力学、回复机制）

（4） 冷变形金属的再结晶（再结晶的形核、再结晶动力学、影响再结晶的因素）

（5） 再结晶后的晶粒长大（晶粒的正常长大、二次再结晶）

（6） 金属的热变形（金属热变形过程以及对组织与性能的影响、控制轧制）

（7） 金属的蠕变

（8） 金属的超塑性

9. 固体相变

（1） 总论（固态相变的特点、相界面、位向关系、惯习面、应变能、晶体缺陷的影响、原子的扩散）

（2） 固态相变的分类（按热力学分类、按迁热移情况分类、其他分类方法）

（3） 固态相变的形核（均匀形核、非均匀形核）

（4） 生长（生长机制、生长速率）

（5） 扩散型相变（沉淀、沉淀的条件、沉淀过程举例、沉淀类型、沉淀相的聚集长大、共析转变、共析形核、共析领域的生长、调幅分解）

（6） 马氏体相变（马氏体转变的晶体学、马氏体的形态和亚结构、表面浮突效应及变形特点、晶体学位向关系、马氏体转变的晶体学表象理论）

（7） 马氏体转变动力学

（8） 热弹性马氏体与形状记忆效应

10.陶瓷材料基础

（1） 陶瓷概述

（2） 陶瓷的晶体结构（离子晶体的陶瓷、共价晶体陶瓷、非晶型陶瓷结构）

（3） 陶瓷材料相图（二元相图、三元相图）

（4） 陶瓷的烧结与扩散

（5） 玻璃陶瓷

（6） 陶瓷的相变与增韧

11.高分子材料基础

（1） 高分子概述

（2） 聚合机制（加聚反应、缩聚反应）

（3） 聚合度和官能度（聚合度、官能度）

（4） 控制热塑性塑料的组织与结构的因素

（5） 温度对热塑性塑料性能的影响

（6） 高弹体塑胶

（7） 热固性塑料

（8） 聚合物的稳定性

12.复合材料基础

（1） 复合材料概述

（2） 颗粒增强的复合材料（弥散强化的复合材料、大颗粒复合材料）

（3） 连续长纤维增强的复合材料力学行为（载荷平行于纤维、载荷垂直于纤维）

（4） 不连续纤维复合材料的力学行为

（5） 以聚合物为基体的复合材料

（6） 金属基复合材料

（7） 陶瓷基复合材料

13.功能材料基础

（1） 固体中的能带（能带的形成、金属的能带结构和导电性）

（2） 费米能和半导体（半导体和能隙、本征半导体、掺杂半导体、n型半导体、p型半导体、半导体化合物）

（3） 电子的轨道磁矩和自旋磁矩

（4） 物质的磁性

（5） 磁化曲线和磁畴结构

（6） 软磁材料和硬磁材料（软磁材料的磁结构、硬磁材料的磁结构）

（7） 铁氧体的磁特性（铁氧体的磁特性、铁氧体软磁材料）

（8） 超导体（超导体的特性、超导理论-BCS理论）

（9） 超导体研究的新进展

Ⅵ.材料分析方法

1. 材料光学显微分析

（1） 晶体光学基础

（2） 偏光显微镜

（3） 反光显微镜

（4） 光学显微分析方法

（5） 光学显微分析应用

2. 材料X射线衍射分析

（1） X射线物理学基础（X射线的本质、X射线的产生及X射线谱、X射线与物质的相互作用）

（2） X射线衍射方向（几何晶体学简介、布拉格方程、获得衍射花样的方法简介）

（3） X射线衍射强度（多晶体衍射图相的形成、单位晶胞对X射线的散射与结构因数、罗伦兹因数、影响衍射强度的其他因数、多晶体衍射的积分强度公式）

（4） 多晶体分析方法（德拜-谢乐法、其他照相法简介、X射线衍射仪）

（5） 物相分析及点阵参数精确测定（定性分析、定量分析、点阵参数的精确测定、非晶态物质及其晶化过程的X射线衍射分析）

（6） 宏观残余应力的测定（物体内应力的产生与分类、X射线宏观应力测定基本原理、宏观应力测定方法、X射线宏观应力测定中的一些问题）

3. 材料电子显微分析

（1） 电子光学基础（电子波与电磁透镜、电磁透镜的像差与分辨本领、电磁透镜的景深和焦长）

（2） 透射电子显微镜（透射电子显微镜的结构与成像原理、主要部件的结构与工作原理、透射电子显微镜分辨本领和方法倍数的测定）

（3） 电子衍射（衍射概述、电子衍的原理、电子显微镜中的电子衍射、单晶体电子衍射花样标定、复杂电子衍射花样）

（4） 晶体薄膜衍衬成像分析（成像概述、薄膜样品的制备、衍衬成像原理、消光距离、衍衬运动学简介、晶体缺陷分析）

（5） 扫描电子显微镜（电子束与固体样品作用时产生的信号、扫描电子显微镜的构造和工作原理、扫描电子显微镜的主要性能、表面形貌衬度原理及其应用、原子序数衬度原理及其应用）

（6） 电子探针显微分析（电子探针仪的结构与工作原理、电子探针仪的分析方法及应用）

（7） 其它显微分析方法简介（离子探针、低能电子衍射、俄歇电子能谱仪、场离子显微镜、扫描隧道显微镜（STM）与原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱仪）

4. 材料物理性能分析

（1） 热学性能分析（热焓与热容、影响热容的因素、热焓与比热容的测量、热分析的应用）

（2） 膨胀分析（材料的热膨胀及热膨胀系数、影响热膨胀性能的因素、膨胀的测量、膨胀分析的应用）

（3） 电阻分析（金属的导电性、影响电阻的因素、电阻的测量、电阻分析的应用）

（4） 磁性分析（磁性的基本概念及基本量、抗磁性与顺磁性、铁磁性、影响铁磁性的因素、铁磁性的测量、铁磁性分析的应用）

5. 材料光谱分析

（1） 电磁辐射基础（电磁辐射的基本性质、原子光谱与分子光谱、光谱分析法的分类）

（2） 原子发射光谱分析法（方法原理、仪器装置、分析方法）

（3） 原子吸收与原子荧光光谱法（原子吸收光谱法、原子荧光光谱法）

（4） 红外光谱法（基本原理、基团频率和特征吸收峰、红外光谱仪及其应用）

（5） 激光光谱分析法（激光基础知识、激光拉蔓光谱分析法、激光吸收光谱分析法、激光发射光谱分析法）

（6） 电子能谱法（X射线光电能谱法、紫外光电子能谱法、俄歇电子能谱法）

6. 核物理分析方法及其应用

（1） 核物理分析基础（原子核的组成与性质、放射性衰变与放射性同位素的应用）

（2） 穆斯堡尔效应及其应用

（3） 核磁共振及其应用

（4） 正电子湮没及其应用

（5） 中子散射及其应用

3．构建课程体系

    知识体系给出了本专业的知识框架，但这些知识要通过课程教学来传授给学生。因此，构建相应的课程和课程体系十分重要。各校既可以可按照本专业的特色构建课程体系（例如，以某一类材料为主线，融合知识体系内容构建专业课体系），各学校也可按照本校的特色构建课程体系。课程教学包括理论课程教学和实验课程教学。课程可以按知识领域进行设置，也可以由一、两个知识领域构成一门课程，还可以从各知识领域中抽取相关的知识单元组成课程，但最后形成的课程体系应覆盖知识体系的知识单元尤其是核心知识单元。

    专业课程体系由核心课程和选修课程组成。核心课程应该覆盖知识体系中的全部核心单元及部分选修知识单元。同时，各高校可选择一些选修知识单元、反映学科前沿和反映学校特色的知识单元组织到选修课程中。