《無機非金屬材料》課程教學(xué)大綱

1、無機非金屬材料Inorganic Non-metal Materials一、課程基本情況課程類別：專業(yè)任選課課程學(xué)分：2學(xué)分課程總學(xué)時：32學(xué)時，其中講課：32學(xué)時，實驗（含上機）：0學(xué)時，課外：0學(xué)時課程性質(zhì)：選修開課學(xué)期：第4學(xué)期先修課程：材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)、材料物理與化學(xué)適用專業(yè)：材料物理專業(yè)教 材：戴金輝 等主編，無機非金屬材料概論，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004年。開課單位：物理與光電工程學(xué)院材料物理系二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)本課程是材料物理專業(yè)學(xué)生選修的專業(yè)課。本課程的目的是使學(xué)生通過學(xué)習(xí)，掌握常用的無機非金屬材料（如水泥、玻璃、陶瓷等）的基礎(chǔ)知識和制備方法。本課程主要

2、講授無機非金屬材料（特別是水泥、陶瓷、玻璃材料）的組成、基本結(jié)構(gòu)和特性、材料制備原理、生產(chǎn)工藝過程中的共性及特點、生產(chǎn)過程中的物理化學(xué)變化和無機非金屬材料的應(yīng)用。課程內(nèi)容的重點主要包括水泥、玻璃、陶瓷等制品的技術(shù)特點、理化性能及缺陷分析等，無機非金屬材料的共性制備過程（如原料及粉體制備、熔化、成型、脫水干燥以及煅燒燒成等典型工藝過程）。通過課堂講授、輔導(dǎo)答疑、課程實驗等教學(xué)手段，使學(xué)生深入了解無機非金屬材料的基本組成、技術(shù)性能、制備方法及工藝，掌握無機非金屬材料的基本理論知識。三、教學(xué)內(nèi)容和要求第1章 緒論（1學(xué)時）（1）掌握材料及無機非金屬材料的定義與分類，（2）了解無機非金屬材料學(xué)的研究內(nèi)

3、容；（3）熟悉無機非金屬材料現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；（4）了解無機非金屬材料在人類生活中的地位與作用；（5）了解典型無機非金屬材料工藝簡介；重點：無機非金屬材料的分類及基本特性第2章 玻璃（5學(xué)時）2.1玻璃的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（1學(xué)時）（1）掌握玻璃態(tài)物質(zhì)的特性（2）了解玻璃結(jié)構(gòu)的假說（3）掌握幾種典型的玻璃結(jié)構(gòu)（4）理解玻璃結(jié)構(gòu)中氧化物的分類和作用重點：玻璃態(tài)物質(zhì)的特性以及玻璃結(jié)構(gòu)中氧化物的作用難點：幾種典型的玻璃結(jié)構(gòu)2.2玻璃的生成與相變（1學(xué)時）（1）掌握玻璃的生成因素（2）掌握玻璃的熱歷史對玻璃結(jié)構(gòu)的影響（3）掌握玻璃的分相（4）掌握玻璃的析晶重點：玻璃的熱歷史對結(jié)構(gòu)的影響難點：玻璃的分相和析晶2.

4、3玻璃的性質(zhì)（1學(xué)時）（1）掌握玻璃的粘度及其計算與測量（2）理解玻璃的機械性質(zhì)（3）理解玻璃的化學(xué)性質(zhì)重點：玻璃的機械及化學(xué)性質(zhì)難點：玻璃粘度的計算2.4 玻璃制品的加工（1學(xué)時）（1）掌握玻璃的冷加工（2）掌握玻璃的熱加工（3）掌握玻璃的表面處理重點：玻璃的冷加工和熱加工工藝難點：玻璃的鋼化原理2.5普通玻璃配合料的制備（0.5學(xué)時）（1）掌握玻璃組成的設(shè)計和確定（2）掌握配合料的計算（3）了解玻璃配合料的質(zhì)量要求重點：玻璃組成的設(shè)計原則難點：玻璃配合料的計算2.6玻璃體的缺陷（0.5學(xué)時）（1）了解玻璃的氣泡缺陷（2）了解玻璃的結(jié)石缺陷（3）了解玻璃的條紋和節(jié)瘤缺陷重點：了解玻璃體的各類

5、缺陷對性能的影響第3章 陶瓷（5學(xué)時）3.1 陶瓷的定義和分類（0.5學(xué)時）（1）掌握陶瓷的定義（2）掌握陶瓷的分類重點：陶瓷的定義和分類3.2 陶瓷的組成、結(jié)構(gòu)和性能（2學(xué)時）（1）掌握陶瓷的組成（2）掌握陶瓷的結(jié)構(gòu)（2）掌握陶瓷的性能重點：陶瓷的主要相組成難點：陶瓷結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系、陶瓷的增韌原理3.3 陶瓷坯料的配制（1學(xué)時）（1）理解確定坯料配方的原則（2）掌握坯體組成的表示方法（3）掌握陶瓷的配料計算（3）了解坯料的制備工藝（4）了解調(diào)整坯料性能的添加劑重點：坯體組成的表示方法難點：配料的計算3.4 陶瓷釉料的制備（1學(xué)時）（1）理解釉的作用和分類（2）了解釉層的性質(zhì)（3）理解坯釉的

6、適應(yīng)性（4）了解釉料的制備（5）了解施釉的基本工藝重點：陶瓷釉料的作用和分類難點：坯釉的適應(yīng)性3.5 陶瓷產(chǎn)品的缺陷（0.5學(xué)時）（1）了解陶瓷產(chǎn)品的斑點、變形、裂紋等缺陷第4章 水泥（5學(xué)時）4.1 水泥的定義與分類（0.5學(xué)時）（1）掌握水泥的定義（2）掌握水泥的分類（3）了解水泥工業(yè)的發(fā)展概況重點：水泥的定義和分類4.2 硅酸鹽水泥（0.5學(xué)時）（1）了解硅酸鹽水泥的概述（2）了解硅酸鹽水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)（3）掌握水泥的生產(chǎn)工藝重點：水泥的生產(chǎn)方法分類及其優(yōu)缺點難點：水泥的“兩磨一燒”工藝4.3 硅酸鹽水泥熟料（1學(xué)時）（1）掌握水泥熟料的化學(xué)組成（2）掌握水泥熟料的礦物組成（3）掌握熟料主

7、要礦物的物理化學(xué)特性及水硬特征（4）掌握水泥熟料的率值重點：水泥熟料的化學(xué)和礦物組成、熟料的率值難點：水泥熟料主要礦物的物理化學(xué)特性和水硬特征4.4 硅酸鹽水泥的水化和硬化（2學(xué)時）（1）掌握熟料礦物的水化（2）掌握硅酸鹽水泥的水化（3）理解水化速率與凝結(jié)時間的調(diào)節(jié)（4）了解水泥水化、硬化過程的水化熱（5）了解水泥水化、硬化過程的體積變化（6）掌握水泥石的組成、結(jié)構(gòu)重點：水泥石的組成和結(jié)構(gòu)難點：熟料礦物以及硅酸鹽水泥的水化4.5 理解硅酸鹽水泥的化學(xué)侵蝕（0.5學(xué)時）（1）了解淡水對水泥的侵蝕（2）了解酸和酸性水對水泥的侵蝕（3）了解硫酸鹽對水泥的腐蝕（4）了解堿對水泥的腐蝕（5）理解提高水泥

8、抗蝕性的措施重點：硅酸鹽水泥的侵蝕機制4.6 摻混合材的硅酸鹽水泥（0.5學(xué)時）（1）了解活性混合材在水泥中的應(yīng)用（2）了解非活性混合材在水泥中的應(yīng)用（3）了解礦渣在水泥中的應(yīng)用（4）了解粉煤灰在水泥中的應(yīng)用重點： 混合材在水泥中的應(yīng)用第5章 生產(chǎn)過程原理、原料（2學(xué)時）5.1無機非金屬材料生產(chǎn)過程的共性和個性（0.5學(xué)時）（1）了解無機非金屬材料生產(chǎn)過程的共性（2）了解無機非金屬材料生產(chǎn)過程的個性5.2 了解幾種典型生產(chǎn)工藝流程（0.5）（1）了解水泥生產(chǎn)工藝流程（2）了解玻璃生產(chǎn)工藝流程（3）了解陶瓷生產(chǎn)工藝流程（4）了解碳素材料的生產(chǎn)工藝流程重點：無機非金屬材料生產(chǎn)工藝的特點5.3 無機

9、非金屬材料的生產(chǎn)原料（1學(xué)時）（1）理解鈣質(zhì)原料的種類和性質(zhì)（2）理解粘土類原料的種類和性質(zhì)（3）理解石英類原料的種類和性質(zhì)（4）理解長石類原料的種類和性質(zhì)（5）了解其它原料以及輔助性原料的種類和性質(zhì)重點：鈣質(zhì)原料、粘土類、石英類、長石類原料的特點難點：石英在加熱過程中的晶型轉(zhuǎn)變以及長石類原料在玻璃生產(chǎn)中的作用第6章 粉體制備 （2學(xué)時）6.1 粉體的破碎（0.5學(xué)時）（1）掌握粉體破碎的意義以及破碎方式（2）理解粉體破碎的設(shè)備以及工作原理重點：粉體破碎的定義和作用難點：粉體破碎設(shè)備的工作原理6.2 粉體的粉磨（0.5學(xué)時）（1）理解球磨機的工作原理、特點和類型（2）了解粉磨作業(yè)流程（3）理解

10、影響粉磨產(chǎn)量的主要因素（4）了解幾種超細(xì)球墨設(shè)備重點：粉磨的定義和球墨機理6.3 粉體的篩分分級（0.5學(xué)時）（1）了解篩分分級的定義以及作用（2）掌握篩分效率的影響因素重點：篩分效率的影響因素6.4超微粉體的合成（0.5學(xué)時）（1）理解超微粉體的物理制備方法（2）理解超微粉體的化學(xué)制備方法重點：超微粉體的物理和化學(xué)制備方法及其特點第7章 成型 （5學(xué)時）7.1 成型過程中的流變特性（1學(xué)時）（1）掌握三種基本變形及流變模型（2）掌握流動曲線、應(yīng)力曲線和應(yīng)變曲線（3）掌握徐變曲線和松弛曲線（4）掌握觸變性和反觸變性重點：三種基本變形和流變模型難點：流變特性中的各類曲線關(guān)系7.2 漿料的成型工藝

11、原理（1學(xué)時）（1）理解成型的工藝原理（2）掌握陶瓷注漿成型（3）掌握混凝土漿體的成型重點：成型的工藝原理難點：陶瓷和混凝土的成型工藝7.3 可塑成型（0.5學(xué)時）（1）了解擠壓成型（2）了解旋坯成型（3）了解滾壓成型（4）了解塑壓成型（5）了解軋膜成型重點：可塑成型的成型方式7.4 理解壓制成型的工藝原理及成型過程（0.5學(xué)時）（1）掌握壓制成型的工藝原理（2）理解壓制成型對粉料的要求（3）理解壓制成型的過程7.5 玻璃的成型（1學(xué)時）（1）掌握玻璃成型的理論基礎(chǔ)（2）理解玻璃成型制度的確定（3）了解玻璃的成型方法（4）掌握玻璃的退火工藝重點：玻璃成型的理論基礎(chǔ)和成型制度難點：玻璃的退火第8

12、章 脫水干燥 （2學(xué)時）8.1 了解干燥的概念及其物理過程（1學(xué)時）（1）理解脫水干燥的定義和作用（2）了解脫水干燥的設(shè)備重點：脫水干燥的定義和作用8.2 干燥的物理過程（1學(xué)時）（1）了解物料中水分的性質(zhì)（2）掌握物料干燥過程（3）掌握干燥速率的影響因素（4）理解制品在干燥過程中的收縮和變形（5）掌握干燥方法重點：干燥的過程，影響干燥速率的因素難點：干燥方法第9章 煅燒、燒成（5學(xué)時）9.1水泥熟料的煅燒 （0.5學(xué)時）（1）掌握水泥熟料的形成過程（2）了解水泥熟料煅燒設(shè)備的分類（3）了解回轉(zhuǎn)窯的煅燒方法重點：水泥熟料的形成過程9.2陶瓷、耐火材料原料的煅燒（0.5學(xué)時）（1）掌握陶瓷原料的

13、煅燒（2）掌握耐火材料原料的煅燒重點：陶瓷、耐火材料原料的煅燒9.3 燒成過程中的物理化學(xué)變化（1學(xué)時）（1）掌握低溫預(yù)熱階段的物理化學(xué)變化（2）掌握氧化分解階段的物理化學(xué)變化（3）掌握高溫?；纱呻A段的物理化學(xué)變化（4）掌握高火保溫階段的物理化學(xué)變化（5）掌握冷卻階段的物理化學(xué)變化重點：氧化分解和高溫?；纱呻A段的物理化學(xué)變化9.2 燒成制度的確定 （1.5學(xué)時）（1）掌握燒成制度與產(chǎn)品性能的關(guān)系（2）掌握保溫時間對產(chǎn)品性能的影響（3）掌握燒成氣氛對產(chǎn)品性能的影響（4）掌握升、降溫速度對產(chǎn)品性能的影響（2）理解燒成制度的確定依據(jù)重點：燒成制度的確定依據(jù)難點：燒成制度與產(chǎn)品性能的關(guān)系9.3燒成

14、方法 （1.5學(xué)時）（1）理解常壓燒結(jié)方法（2）理解熱壓燒結(jié)方法（3）理解熱等靜壓燒結(jié)（4）理解反應(yīng)燒結(jié)（5）理解氣氛燒結(jié)（6）了解其它燒結(jié)難點：各類燒結(jié)方法的特點四、課程考核（1）作業(yè)等：作業(yè)：6次，課程論文： 0 篇；（2）考核方式：閉卷考試（3）總評成績計算方式：平時成績20%、期末考試成績80%綜合計算五、參考書目1、 HYPERLINK /search.aspx?category=01&key2=%25u738B%25u7426 t _blank 王琦主編，無機非金屬材料工藝學(xué)， HYPERLINK /search.aspx?category=01&key3=%25u4E2D%25u

15、56FD%25u5EFA%25u6750%25u5DE5%25u4E1A%25u51FA%25u7248%25u793E t _blank 中國建材工業(yè)出版社，2005年。2、 HYPERLINK /search.aspx?category=01&key2=%25u5F20%25u632F%25u5E73 t _blank 張振平主編，水泥熱工設(shè)備與測試技術(shù)， HYPERLINK /search.aspx?category=01&key3=%25u5316%25u5B66%25u5DE5%25u4E1A%25u51FA%25u7248%25u793E t _blank 化學(xué)工業(yè)出版社，2006年。3、胡道和主編，水泥工業(yè)熱工設(shè)備，武漢理工大學(xué)出版社