MSE3612 · Principles of Materials Processing

材料加工原理

把显微组织演化、成形过程和工艺控制放在同一个学习现场：看见相变、理解加工，并把课程资料接入可追溯的知识库学习。

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专题案例: 9
工艺视频: 4
学习方式: 专题 + 知识库
课程学时: 80

专题学习

固态相变与热处理

围绕形核、相界迁移、扩散、析出、晶粒长大与高温氧化，选取 9 组来自 Nature 系列论文的原位表征视频，把热处理中的组织演化从静态示意图推进到可观察的动态过程。

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01 · 形核与相界迁移

位错附近的马氏体形核：扩散机制与无扩散机制并不总是二选一

Model solid-solid transformation system · Martensitic nucleation / solid-solid phase transition

02 · 形核与相界迁移

温度驱动铁弹畴演化：可逆马氏体型相变如何产生驱动效应

1D hybrid perovskite molecular crystal · 温度驱动马氏体型相变/热弹性相变

03 · 形核与相界迁移

Zr 的 α→ω 压力诱导相变：室温下也能发生晶粒长大

Zr · ω-phase grain nucleation and enlargement

04 · 扩散、析出与晶粒长大

GST 薄膜的立方到六方转变：表面能驱动的异常晶粒长大

GST thin film · grain takeover / grain growth

05 · 扩散、析出与晶粒长大

原位加热诱导 TiC 单原子层生长：从扩散到二维碳化物形成

Ti3C2 / h-TiC · In-situ heating / carbide growth dynamics

06 · 扩散、析出与晶粒长大

Ni 纳米颗粒析出与粗化：退火过程中的粒子迁移、并合与再溶解

Ni-doped SrTiO3 / exsolved Ni nanoparticles · 高温退火/析出/粗化/再溶解

专题学习 · 工艺视频

工艺视频导览

4 个老师提供的视频把课程网站从原位科研案例延展到工业过程理解：轧制、钢的性能控制、淬火工艺和芯片制造。

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V1 · 热机械加工

热轧与冷轧：温度如何改变变形抗力、组织演化和产品质量

02:59 · 钢带与板材 · 热轧 / 冷轧

V2 · 钢的性能控制

钢的软、硬、韧：把热处理看成显微组织设计

04:02 · 碳钢与合金钢 · 热处理与组织-性能控制

V3 · 钢的性能控制

钢的淬火：冷却速度、马氏体形成和性能调控

03:05 · 钢制构件 · 奥氏体化、淬火与回火

V4 · 制造前沿拓展

芯片制造：从晶圆到图形化功能结构的工艺集成

32:33 · 硅晶圆与薄膜材料 · 光刻、沉积、刻蚀与封装

Course Knowledge Base

课程知识库学习

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Learning Workspace

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课程简介

本课程面向材料科学与工程专业本科生，围绕金属材料液态凝固和成型、固态材料塑性加工和成型、固态相变及金属热处理等过程中的基本原理展开。课程强调从显微结构演变、形状形成与工艺条件之间的关系出发，把材料科学基础理论连接到工业生产实践，提升学生分析工程问题和设计解决方案的能力。

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加工路径

Liquid Route 液态凝固与成型

Plastic Route 塑性加工与成形

Thermal Route 固态相变与热处理

学习目标

理解凝固加工、塑性成形和固态相变中的显微组织演变。
掌握工艺条件、组织结构和材料性能之间的基础关系。
理解塑性加工中的力学基础、应力应变关系和形状形成机制。

考核方式

Assignments 20%

Quizzes 20%

Final exam 60%