《材料化學（二）》教學大綱

1、材料化學（二）課程教學大綱課程編號：MSEN3001課程類別：學科基礎課程授課對象：材料科學與工程專業(yè)開課學期：第 5 學期學 分：2 學分指定教材：席慧智，鄧啟剛，劉愛東材料化學導論，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005年一、教學目的： 材料化學是材料科學與工程等專業(yè)的基礎課之一，它是一門研究材料的制備、組成、結構、性質和應用的科學。既是材料科學的一個重要分支，同時又是化學學科的一個組成部分。它涉及材料高溫化學、材料電化學、材料激發(fā)化學、聚合物的化學反應等相關內容。通過本課程的學習，使學生獲得材料化學的基礎知識，對于培養(yǎng)學生從化學角度提出問題、分析問題、解決問題的能力具有重要的意義，為畢業(yè)后從事材

2、料的開發(fā)與研究奠定了基礎。二、課程內容第一章 材料高溫合成1、教學內容第一節(jié) 冶煉與提純 一、冶煉過程 提煉金屬一般方法（熱分解法、熱還原法、電解法） 二、純物質熱力學 沸點附近純物質化學勢隨溫度變化 三、理想溶體的熱力學及精煉提純 區(qū)域精練、揮發(fā)精煉和蒸餾精煉 四、化學平衡熱力學及冶煉 化學平衡熱力學、G T 圖、鐵和鋼的冶煉原理第二節(jié) 高溫氧化一、純金屬的氧化 Ni和Fe的氧化 二、平衡氧勢和溫度的關系 氧勢、平衡氧勢和溫度的關系 三、合金的氧化 Fe-Cr合金的氧化 四、硫化 Ni的硫化 五、混合氣體中的氧化 H2O、SO2等氣體中的氧化第三節(jié)自蔓燃合成一、概述 自蔓延高溫合成法 二、自

3、蔓燃合成的熱力學基礎 絕熱溫度、自蔓燃合成的機理 三、自蔓燃合成的分類 自蔓燃合成的分類、SHS的特點 四、金屬間化合物TiNi的自蔓燃合成實驗及制造工藝、自蔓燃合成TiNi的性能2、教學要點（1）了解冶煉過程以及從礦石中提煉金屬的一般過程。（2）了解鋅的精煉，了解揮發(fā)精煉與蒸餾精煉的區(qū)別。（3）了解自蔓延高溫合成法和自蔓燃合成的熱力學基礎。第二章 材料電化學1、教學內容第一節(jié) 電極電位和極化一、Nernst方程和電極電位 Nernst方程、電極電位 二、電位pH圖 水的電位pH圖、Zn的電位pH圖 三、極化作用 極化等基本概念、鈍化現(xiàn)象、金屬陽極氧化的應用 四、金屬的電化學腐蝕與防腐 金屬的

4、腐蝕、金屬的防腐第二節(jié) 化學電池一、一次電池 鋅錳電池、氧化銀及氧化汞電池、鋰電池 二、二次電池 鉛蓄電池、鋰電池 三、燃料電池 燃料電池的基本組成、甲醇燃料電池2、教學要點（1）了解電位-pH圖。（2）了解鐵的EPH圖，并根據(jù)電位-pH圖，提出防止鐵腐蝕可采取的方法。（3）了解鉛蓄電池等二次電池。（4）了解燃料電池以及燃料電池的基本組成。第三章 材料激發(fā)化學1、教學內容第一節(jié) 等離子體化學一、等離子體 等離子體原理、等離子體的密度和溫度 二、等離子體空間的各種現(xiàn)象 激發(fā)和電離 三、等離子體化學的特征 等離子體空間的化學現(xiàn)象、反應過程低溫化和高效率 四、低溫等離子體的發(fā)生與放電特性 等離子體的

5、主要發(fā)生方法和主要放電形式五、等離子體化學的應用等離子體蝕刻、濺射成膜和離子鍍、等離子體化學氣相沉積、金屬表面改性、等離子體聚合和等離子體引發(fā)聚合第二節(jié) 光化學一、光化學反應基礎 光的吸收、激發(fā)態(tài) 二、光化學的應用 光化學氣相沉積 2、教學要點（1）了解等離子體以及等離子體化學的特征。（2）了解濺射和等離子體化學的應用。（3）了解等離子體引發(fā)聚合的特點和等離子體聚合的特點。第四章 硅酸鹽材料化學1、教學內容第一節(jié) 硅酸鹽熱力學一、熱效應 溶解熱、相變熱、水化熱 二、化合物的熱力學穩(wěn)定性 氧化物的熱力學穩(wěn)定性、由氧化物生成硅酸鹽或其他復合氧化物的標準生成自由能 三、熱力學應用 MgO-C磚中反應

6、的熱力學分析、含碳耐火材料中添加劑的熱力學行為第二節(jié) 硅酸鹽固相反應 一、固相反應機理 二、影響固相反應的因素2、教學要點1、了解溶解熱和用溶解熱來求得硅酸鹽的反應熱效應。2、了解SiC和Si3N4陶瓷的燒結條件。第五章 聚合物的化學反應1、教學內容第一節(jié) 聚合物化學反應的特征及影響因素一、聚合物化學反應特性 聚合物中官能團的反應活性低、官能基反應的不完全性和復雜性 二、聚合物的化學反應的影響因素 物理因素、結構因素 第二節(jié) 聚合物側基的化學反應一、纖維素的化學反應 粘膠纖維、硝化纖維素、纖維素乙酸酯、纖維素醚的合成、 二、聚烯烴的氯化及氯磺化 天然橡膠的氯化和氫氯化、飽和烴聚合物的氯化第三節(jié)

7、 接枝聚合與嵌段聚合一、接枝共聚物 在主鏈高分子存在下接枝共聚、大分子單體法、主鏈枝鏈預聚物相互反應法 二、嵌段共聚物 活性聚合法、預聚物相互反應等第四節(jié) 聚合物的化學交聯(lián)一、橡膠的硫化 含雙鍵橡膠的硫化、不含雙鍵橡膠的硫化 二、其它交聯(lián)反應 聚合物的高能輻射交聯(lián)、低聚物固化反應 第五節(jié) 聚合度變小的化學轉變一、聚合物的熱降解 無規(guī)降解、鏈式降解、側基消除反應 二、聚合物的化學降解 水解和醇解 三、氧化降解 氧化降解機理、抗氧劑和抗氧機理四、光降解 光降解、光穩(wěn)定劑第六節(jié) 高聚物的老化與防老化一、高聚物的老化 高聚物的老化及其特征、高聚物老化的原因 二、高聚物的防老化 防老化方法 2、教學要點

8、（1）聚合物化學反應的特征及影響因素（2）了解聚合物的熱降解、無規(guī)降解、鏈式降解、側基消除反應（3）了解高聚物的老化與防老化。第六章 材料的化學合成與制備技術1、教學內容第一節(jié) 氣相法一、化學氣相沉積法 化學氣相沉積法的分類、CVD的化學反應類型 第二節(jié) 液相法一、熔融法 熔體生長單晶、從熔體制備非晶材料、本體聚合和熔融縮聚 二、溶液法 溶液聚合、溶液縮聚 三、界面法 懸浮聚合、乳液聚合、界面縮聚 四、液相沉淀法直接沉淀法、共沉淀法、均勻沉淀法、水解法 五、溶膠一凝膠技術膠體及其基本特性、分散法、醇鹽法、SolGel法在現(xiàn)代無機材料制備中的應用 六、水熱法水熱合成的基本類型、水熱合成的特點 七、噴霧法噴霧熱分解法、冷凍干燥法2、教學要點（1）了解化學氣相沉積法的分類（2）了解直接沉淀法、共沉淀法、均勻沉淀法、水解法。三、各章課時分配表章序號章內容學時數(shù)第一章材料高溫合成10第二章材料電化學6第三章材料激發(fā)化學6第四章硅酸鹽材料化學2第五章聚合物的化學反應6第六章材料的化學合成與制備技術4考試2總 計36參考書目1、朱光明、秦華宇材料化學，機械工業(yè)出版社，2003年2、李奇、陳光巨材料化學，高等教育出版社，2004年3、傅獻彩、陳瑞華物理化學，人民教