《材料制備原理與技術(shù)》教學(xué)大綱

1、材料制備原理與技術(shù)課程教學(xué)大綱課程代碼：INME3004課程類別：專業(yè)教學(xué)課程授課對象：無機(jī)非金屬材料專業(yè)開課學(xué)期：春季學(xué) 分：2學(xué)分指定教材：材料合成與制備方法，曹茂盛 主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001一、教學(xué)目的： 化學(xué)合成方法并不是材料合成與制備的全部，材料還有其本身特殊的合成和制備手段。以本書的內(nèi)容為主要框架的基礎(chǔ)上，試圖補(bǔ)充適量的無機(jī)材料的制備技術(shù)及手段，使學(xué)生完全了解當(dāng)前生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)當(dāng)中所有涉及到的無機(jī)材料制備原理及其方法。熟悉各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用領(lǐng)域。二、課程內(nèi)容第一章 單晶材料的制備基礎(chǔ)知識：1、晶體及特點(diǎn)；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證手段；晶體的制備方法；2、教學(xué)要點(diǎn)概念；特點(diǎn)；結(jié)晶性的驗(yàn)證

2、手段；晶體完整性的驗(yàn)證手段；單組分結(jié)晶和多組分結(jié)晶的定義及特點(diǎn)；制備單晶類型主體部分：1、固相-固相平衡的晶體生長；液相-固相平衡的晶體生長；單組分固-固平衡；固-固生長單晶的優(yōu)缺點(diǎn)；應(yīng)變-退火法生長單晶；利用燒結(jié)生長單晶；2、教學(xué)要點(diǎn) 1）固相-固相平衡的晶體生長單組分固-固平衡（應(yīng)變-退火法生長晶體-基本概念及特點(diǎn)；退玻化法生長單晶特點(diǎn)；多形性轉(zhuǎn)變）；固-固生長單晶的優(yōu)缺點(diǎn)；應(yīng)變-退火法生長單晶（過程及其特點(diǎn)；應(yīng)變-退火再結(jié)晶的推動力；應(yīng)變-退火工藝的適用范圍；應(yīng)變-退火工藝過程）；利用燒結(jié)生長法（燒結(jié)生長單晶法中推動力及主要推動力；晶粒長大的因素）2）液相-固相平衡的晶體生長液相生長晶體

3、理論（相平衡；相變驅(qū)動力；相轉(zhuǎn)變能壘及亞穩(wěn)態(tài)；液相中析出新相的方式；均勻成核；非均勻成核）；晶體生長系統(tǒng)中形核率的控制利用溫度場效應(yīng)；丘克拉斯基方法（提拉法）及其有關(guān)技術(shù)（工作過程；所需設(shè)備；提拉法生長單晶條件；晶體生長的一般原則；提拉法生長單晶的一般原則；生長低缺陷晶體的一般條件；晶體生長的直徑控制）；布里奇曼-斯托克巴杰法及其有關(guān)技術(shù)（原理；坩堝形狀對晶體生長的影響；方法局限性；設(shè)備；應(yīng)用舉例）；區(qū)域熔化技術(shù)第二章 非晶態(tài)材料1、非晶態(tài)材料（玻璃態(tài)）的基本概念；非晶態(tài)材料的形成理論；無機(jī)非金屬玻璃的結(jié)構(gòu)；無機(jī)非金屬玻璃的制備原理與方法；2、教學(xué)要點(diǎn) 1）非晶態(tài)材料（玻璃態(tài)）的基本概念玻璃態(tài)

4、物質(zhì)的定義及其特點(diǎn)；非晶態(tài)材料的分類；非晶態(tài)材料的性質(zhì)；玻璃的熱歷史（熱歷史概念；玻璃在熱歷史中結(jié)構(gòu)、性能變化規(guī)律；玻璃制備過程（熱歷史）中溫度與結(jié)構(gòu)、性能的變化關(guān)系；熱歷史對玻璃物理性能的影響；2)非晶態(tài)材料的形成理論影響玻璃生成的物理化學(xué)因素；影響玻璃生成的物理化學(xué)因素；影響玻璃生成的結(jié)構(gòu)化學(xué)因素；網(wǎng)絡(luò)大小及原子排列方式；金屬玻璃的形成和穩(wěn)定性理論；3）無機(jī)非金屬玻璃的結(jié)構(gòu)硅酸鹽玻璃；硼酸鹽玻璃；氧化硼玻璃；硼酸鹽玻璃；磷酸鹽玻璃；其它氧化物玻璃；氧化物形成玻璃的條件（AmOn）；氧化物玻璃的結(jié)構(gòu)中陽粒子的分類；逆性玻璃；硫?qū)俨Ａ?；鹵化物玻璃；4）無機(jī)非金屬玻璃的制備原理與方法普通玻璃的制

5、備工藝及設(shè)備；特種玻璃的發(fā)展和研制；非晶態(tài)材料制備新方法第三章 復(fù)合材料1、復(fù)合材料的基本概念和性能；樹脂基復(fù)合材料的制備方法；金屬基復(fù)合材料的制備方法；陶瓷基復(fù)合材料的制備方法；碳/碳復(fù)合材料的制備方法；復(fù)合材料的復(fù)合原則與界面；2、教學(xué)要點(diǎn) 復(fù)合材料基本概念；復(fù)合材料的共同點(diǎn)；命名和分類；復(fù)合材料基本性能；復(fù)合材料的復(fù)合理論；復(fù)合材料的增強(qiáng)原則；聚合物及其分類；聚合物復(fù)合材料的性能；聚合物復(fù)合材料的制備工藝；金屬基復(fù)合材料（概述及分類；應(yīng)力分析；相容性問題）；鋁基復(fù)合材料；鎳基復(fù)合材料；鈦基復(fù)合材料；石墨纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料；陶瓷基復(fù)合材料用補(bǔ)強(qiáng)劑；陶瓷基體材料；纖維補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料；

6、晶須與顆粒補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料；金屬陶瓷；梯度陶瓷；碳/碳復(fù)合材料特點(diǎn)；碳/碳復(fù)合材料成型加工方法；碳碳復(fù)合材料的制備工藝；復(fù)合材料的復(fù)合原則與界面第四章 薄膜的制備1、物理氣相法1-真空蒸鍍法; 物理氣相法2-濺射成膜; 薄膜制備的化學(xué)方法；三束技術(shù)與其他薄膜制備技術(shù)；2、教學(xué)要點(diǎn) 基礎(chǔ)知識：無機(jī)薄膜材料的相關(guān)概念；無機(jī)薄膜材料的制備方法1）物理氣相法1-真空蒸鍍法定義及相關(guān)基礎(chǔ)知識；蒸發(fā)的分子動力學(xué)基礎(chǔ) ；蒸發(fā)源（蒸發(fā)源的組成 ；蒸發(fā)源的加熱方式）；合金、化合物蒸鍍方式（合金的蒸鍍-閃蒸法和雙蒸法；化合物的蒸鍍）2）物理氣相法2-濺射成膜基本概念（定義；與蒸鍍法相比的優(yōu)點(diǎn)）；濺射基本原理（低

7、壓氣體的放電過程；三個電離過程）；輝光放電；濺射機(jī)制（濺射蒸發(fā)論；動量轉(zhuǎn)移論）；濺射率及其影響因素；濺射方式（直流濺射 ；高頻濺射 ；磁控濺射；反應(yīng)濺射；離子鍍）3）薄膜制備的化學(xué)方法熱生長；化學(xué)氣相沉積（定義； CVD反應(yīng)原理；化學(xué)氣相沉積制備薄膜的傳統(tǒng)方法；影響CVD薄膜的主要參數(shù)；CVD設(shè)備；化學(xué)氣相沉積的新進(jìn)展；電鍍；化學(xué)鍍；陽極反應(yīng)沉積法；LB技術(shù)）4）三束技術(shù)與其他薄膜制備技術(shù) 離子鍍和離子束；外延膜沉積技術(shù)；有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積；準(zhǔn)分子激光蒸發(fā)鍍膜；等離子體法制膜；其他制備薄膜的方法（溶膠凝膠法；電解沉積法；原位合成法；水熱（溶劑熱）晶化法；兩相界面的外延生長）第五章 功能陶瓷的

8、合成與制備1、功能陶瓷概論；高溫超導(dǎo)陶瓷；敏感陶瓷；壓電陶瓷；半導(dǎo)體電容器陶瓷；2、教學(xué)要點(diǎn) 1) 功能陶瓷概論定義；主要的應(yīng)用領(lǐng)域及分類；我國功能陶瓷工業(yè)發(fā)展趨勢；功能材料的創(chuàng)新化和復(fù)合；2）功能陶瓷的生產(chǎn)工藝備料工藝；原料的預(yù)處理（合成）；粉料的制備（物理方法-機(jī)械加工法：滾動式球；振動磨；行星磨；攪拌球磨； 氣流粉碎；高能球磨；化學(xué)法-固相法；液相法：（1) 共沉淀法；（2) 水解法；（3) 噴霧法;（4) 水（溶劑）熱法；（5) 溶膠凝膠法；氣相法）; 坯料的處理(原料預(yù)處理；混料；造粒)；成型（注漿成型；可塑法成型；模壓成型（干壓成型）；流延成型；注射成型；原位凝固成型；快速原位成型

9、）；燒成；陶瓷材料的精加工3）超導(dǎo)陶瓷4）敏感陶瓷熱敏陶瓷-定義及分類；PTC 熱敏電阻陶瓷：居里溫度與PTC區(qū)域；BaTiO3陶瓷產(chǎn)生PTC效應(yīng)的條件；BaTiO3半導(dǎo)化工藝；影響PTC熱敏陶瓷性能的因素；PTC熱敏陶瓷的應(yīng)用；NTC 熱敏電阻陶瓷；壓敏陶瓷；其他敏感陶瓷5）壓電陶瓷概述；壓電陶瓷性能參數(shù)；壓電陶瓷改性的摻雜物; BaTiO3基陶瓷半導(dǎo)化機(jī)理;6）半導(dǎo)體電容器陶瓷晶界層電容器；表面層電容器第六章 結(jié)構(gòu)陶瓷的制備1、結(jié)構(gòu)陶瓷概論；超微（納米）粉體; 微波燒結(jié)技術(shù)及其它; 成型制備技術(shù)新工藝; 陶瓷原位凝固膠態(tài)成型工藝; 高性能結(jié)構(gòu)陶瓷的應(yīng)用;2、教學(xué)要點(diǎn) 結(jié)構(gòu)陶瓷定義及特點(diǎn)；氧化物陶瓷與非氧化物陶瓷；超微（納米）粉體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；超微粉料的制備；微波簡介；微波與材料的相互作用；影響微波加熱效果的因素；微波燒結(jié)的優(yōu)點(diǎn)；微波加熱對陶瓷燒結(jié)特點(diǎn)；微波燒結(jié)在材料制備中的應(yīng)用；壓力滲濾工藝；注射成型法；帶式澆注式流延成型；原位凝固及原位凝固膠態(tài)成型工藝；原位凝固膠態(tài)成型工藝分類；高性能結(jié)構(gòu)陶瓷的應(yīng)用三、各章課時分配表 章序號章內(nèi)容學(xué)時數(shù)1單晶材料的制備82非晶態(tài)材料83復(fù)合材料44薄膜的制備65功能陶瓷的合成與制備66結(jié)構(gòu)陶瓷的制備4總 計(jì)36參考書目（五號黑體） 1、馬如璋，蔣民華