材料科學導論

材料與人類發展息息相關,材料的進步主導人類科技文明的發展。過往材料的研究分散在電子電機、光電、化工、生物與機械等工程領域,直到1950年代才逐漸獨立成材料科學等一門學問。它的研究範疇包含材料微結構與材料性質之關聯性-屬於科學探索部分,以及材料性質在應用上與製程上之關聯性-屬於工程探討部分。而本門課程主要針對材料結構與性質有關之科學議題,由原子與其鍵結到晶體材料之基本概念、到晶體缺陷與雜質擴散之特徵與機制、再到受前述影響而表現出之物理性質與材料間之化學反應等,依序作深入講解。由此,本課程可讓學生了解材料之物理、化學與生物相關之學理基礎,建立紮實的材料知識背景,進一步發揮材料之最佳應用,此為本課程的核心目標。 以下列出本門課將教授給各位同學之內容摘要: Chapter 1. 應用實例與前言 (Application Examples and Introduction of Materials Science) Chapter 2. 原子結構與鍵結 (Atomic Structures , Periodic Table, and Interatomic Bonding) Chapter 3. 晶體結構 (The Crystalline Structures of Solids) Chapter 4. 晶體缺陷 (Imperfections in Solids) Chapter 5. 擴散 (Diffusion) Chapter 6. 機械性質及測試 (Mechanical Properties and Testings) Chapter 7. 差排與塑性變形(Dislocation and Plastic Deformation) Chapter 8. 材料之損壞與分析 (Failure and Analysis) Chapter 9. 相平衡圖 (Phase Diagrams) Chapter 10. 相變化 (Phase Transformation)

無先修科目或先備能力之需求

無備註

各章節皆為投影片教學

期中考 Middle Exam 40% 期末考 Final Exam 40% 平時成績 Regular Performance 20% ◎ 抄筆記同學2名,筆記內容合格者平時成績滿分,另再給予回答問題分數加總全班最高分。 ◎ 上課回答問題加0.5分/次,一學期最多加10分。

• 應用實例與前言 (Application Examples and Introduction of Materials Science)

  以實際應用實例了解學習材料科學導論之目的

  講授：

  3

• 原子結構與鍵結 (Atomic Structures , Periodic Table, and Interatomic Bonding)

  材料之原子基本結構、構成晶體之方式、各種原子鍵結之原理與特性

  講授：

  6

• 晶體結構 (The Crystalline Structures of Solids)

  晶體結構的分類與各種晶系結構(七大晶系),並進一步利用晶體幾何學瞭解晶體中的方向與平面表示方式

  講授：

  9

• 晶體缺陷 (Imperfections in Solids)

  晶體中的各種晶體缺陷種類,並進一步了解其成因與影響

  講授：

  5

• 擴散 (Diffusion)

  晶格原子中的擴散機制,並推導Fick's Law將擴散現象定量

  講授：

  4

• 機械性質及測試 (Mechanical Properties and Testings)

  材料機械行為(彈性變形、塑性變形、斷裂),以工程應力-工程應變曲線瞭解材料機械性質

  講授：

  5

• 差排與塑性變形(Dislocation and Plastic Deformation)

  材料受力之差排滑動所造成的晶體變形,並解釋材料強度、變形與破裂現象

  講授：

  2

• 材料之損壞與分析 (Failure and Analysis)

  材料之破裂型態、韌性與破壞力學

  講授：

  2

• 相平衡圖 (Phase Diagrams)

  材料於完全平衡時,材料可存在之相平衡圖,藉以推測各種平衡狀態下材料微結構的變化

  講授：

  9

• 相變化 (Phase Transformation)

  材料於非平衡狀態時,材料於各相間變化的材料行為

  講授：

  3

Textbook :「工程材料科學」 劉國雄、鄭晃忠、林樹均、李勝隆、葉均蔚, 第二版,2013年,全華科技圖書股份有限公司 Reference: Materials Science and Eigineering, William D. Callister, JR. and David G. Rethwisch, 9 th Edition, 2013, John Wiley & Sons, Inc.

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