材料科学研究材料组织、结构与性能之间的关系及其因成分、制备与加工、处理、环境效应等引起的变化。材料的组织是由“相”组成的。“相”是指研究系统中具有相同的聚集状态和晶体结构、均匀或连续变化的成分、一致的性能，并有界面与系统其他部分分开的均匀组成部分。系统中相的数目、组成及相对含量会随着温度、压力（凝聚系统可以忽略）、成分的变化而改变，在一定的热力学条件下达到平衡（极限）状态，称为相平衡。相平衡是一种动态平衡。材料热力学给出系统中相平衡的条件和材料在一定条件下所存在的相的状态。多相系统相平衡的研究有着重要的实际意义。我们用几何图形来描述相平衡状态。这种直观表现相平衡的图形称为相图。材料的相图是综合表示平衡状态下材料系统中成分、温度和相状态关系的图形，其原理属于热力学范畴，平衡相图应符合热力学所给出的平衡条件。相图所表示的相的状态是平衡状态，即在一定温度、成分条件下，热力学最稳定，吉布斯自由能最低的状态。相图是材料科学的基础内容。在材料工程中有重要的应用价值，是本学期课程学习的重点内容。温度、压力以及系统中各组分的形态、数值或比值发生变化时，固体将随之发生相变，从一个固相转变成另一个固相，至少伴随下述三种变化之一：晶体结构的变化、化学成分的变化、有序程度的变化。固态相变与液体的凝固过程一样，也符合最小自由能原理。相变理论要解决的问题概括起来讲就是：相变为何会发生？相变是如何进行的？本学期相变部分课程内容的学习重点是扩散型相变和马氏体相变。