《無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)》

PAGEPAGE1《無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程編號(hào)：08020204001C課程中文名稱無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)課程英文名稱FundamentalofInorganicNonmetalMaterialsscience課程類別專業(yè)課適用專業(yè)無(wú)機(jī)非金屬材料與工程開課學(xué)期第五學(xué)期總學(xué)時(shí)80學(xué)時(shí)（理論教學(xué)80學(xué)時(shí)）總學(xué)分5先修課程無(wú)機(jī)化學(xué)，物理化學(xué)課程簡(jiǎn)介本課程是無(wú)機(jī)非金屬材料與工程專業(yè)的核心專業(yè)課。課程系統(tǒng)講授晶體學(xué)、材料表面、相平衡與轉(zhuǎn)變及固相反應(yīng)，主要內(nèi)容包括：結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)、熔融態(tài)與玻璃態(tài)、相平衡、相變、擴(kuò)散與固相反應(yīng)、燒結(jié)過(guò)程。建議教材樊先平等.無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)（第2版）.浙江：浙江大學(xué)出版社，2006參考資料陸佩文.無(wú)機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ).湖北：武漢理工大學(xué)出版社.2005劉劍虹.無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué)基礎(chǔ).北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社.2008.二、課程教學(xué)目標(biāo)1.掌握晶體化學(xué)基本原理，熟練利用密堆積原理分析實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)。2.熟悉硅酸鹽晶體的分類依據(jù)和各類特點(diǎn)。能看懂投影結(jié)構(gòu)圖，掌握固溶體、非晶化學(xué)計(jì)量化合物的概念，了解影響置換型固溶體的主要因素，熟練寫出固溶體和非化學(xué)計(jì)量方程。3.了解熔體的結(jié)構(gòu)-聚合物理論。掌握組成、溫度對(duì)熔體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響；了解玻璃的四個(gè)通性；掌握玻璃成分、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系；能用玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)值估計(jì)熔體與玻璃體性質(zhì)；了解玻璃的形成過(guò)程和玻璃的兩個(gè)結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)。4.理解吸附機(jī)理與表面改性對(duì)材料性質(zhì)的影響；了解納米材料、復(fù)合材料的發(fā)展動(dòng)向。5.理解一元、二元、三元相圖中點(diǎn)、線、面的意義；對(duì)一元、二元、三元相圖能進(jìn)行熟練的相變化分析和各相含量的相對(duì)計(jì)算；對(duì)專業(yè)相圖進(jìn)行熟練分析，并能依相圖作指導(dǎo)進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，解決生產(chǎn)、科研中的實(shí)際問(wèn)題。6.掌握菲克第一、第二定律；了解擴(kuò)散系數(shù)的物理意義，能利用擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)解決實(shí)際擴(kuò)散問(wèn)題；了解影響擴(kuò)散的諸因素；掌握楊德爾方程和金斯特林格方程；了解影響固相反應(yīng)的因素。7.了解相變過(guò)程的溫度、壓力、濃度條件，了解臨界晶核的概念；掌握析晶過(guò)程；了解影響析晶過(guò)程的因素。8.掌握燒結(jié)的四種傳質(zhì)機(jī)理；掌握防止二次再結(jié)晶的有效方法；了解影響燒結(jié)的因素；了解特種燒結(jié)機(jī)理。三、理論教學(xué)內(nèi)容與要求1緒論（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容要求程度（1）材料的概念一般了解（2）材料的分類（3）本課程的主要內(nèi)容。2晶體結(jié)構(gòu)與晶體的結(jié)構(gòu)缺陷（14學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容要求程度（1）化學(xué)鍵了解構(gòu)成晶體化學(xué)鍵的特點(diǎn)。（2）晶體化學(xué)原理了解電負(fù)性、晶格能、原子半徑與離子半徑、離子極化，能利用鮑林規(guī)則驗(yàn)證實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)；掌握球體最緊密堆積原理。難點(diǎn)最緊密堆積原理。（3）典型的無(wú)機(jī)晶體結(jié)構(gòu)了解A2B3型化合物晶體、ABO3型化合物晶體、硅酸鹽晶體的島狀、組群狀、鏈狀、層狀結(jié)構(gòu)，掌握單質(zhì)晶體、AB型化合物晶體、AB2型化合物晶體。難點(diǎn)硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)。（4）晶體缺陷了解影響置換型固溶體的主要因素、與功能材料相關(guān)的缺陷知識(shí)。掌握固溶體、非化學(xué)計(jì)量化合物的概念，點(diǎn)缺陷類型、缺陷化學(xué)反應(yīng)表示法，熟練寫出固溶體和非化學(xué)計(jì)量方程式。難點(diǎn)寫缺陷方程。3熔融態(tài)與玻璃態(tài)（10學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容要求程度（1）熔體結(jié)構(gòu)了解熔體的結(jié)構(gòu)-聚合物理論。（2）熔體性質(zhì)掌握組成、溫度對(duì)熔體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的影響（粘度、電導(dǎo)性、表面張力）、玻璃成分、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。難點(diǎn)玻璃的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。（3）玻璃的形成了解能夠形成玻璃的物質(zhì)。理解玻璃形成的熱力學(xué)條件、動(dòng)力學(xué)條件及晶體化學(xué)條件。（4）玻璃轉(zhuǎn)變和穩(wěn)定化了解玻璃的四個(gè)通性。（5）玻璃結(jié)構(gòu)理論了解無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)與晶子學(xué)說(shuō)。（6）典型玻璃的結(jié)構(gòu)掌握玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)值的計(jì)算及利用Y值來(lái)預(yù)測(cè)熔體與玻璃體的性質(zhì)。4材料表面與界面（10學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容要求程度（1）材料表面了解固體表面能。（2）材料固-氣界面理解吸附機(jī)理和表面改性對(duì)材料性質(zhì)的影響。（3）材料固-液界面理解彎曲表面效應(yīng)，潤(rùn)濕與粘附等概念。（4）晶界了解晶界構(gòu)型；掌握晶界與相界的概念。5相平衡（20學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容要求程度（1）相平衡特點(diǎn)理解組分、相及相律。（2）單元系統(tǒng)理解一元相圖中點(diǎn)、線、面的意義；掌握一元相圖中的相變化分析及各相含量的計(jì)算。（3）二元系統(tǒng)理解二元相圖中點(diǎn)、線、面的意義；掌握二元相圖中的相變化分析及各相含量的計(jì)算，能夠?qū)I(yè)相圖進(jìn)行熟練分析，并能依據(jù)相圖作指導(dǎo)進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。。（4）三元系統(tǒng)理解三元相圖中點(diǎn)、線、面的意義；掌握三元相圖分析的基本原則、三元相圖中的相變化分析及各相含量的計(jì)算。能夠?qū)I(yè)相圖進(jìn)行熟練分析，并能依據(jù)相圖作指導(dǎo)進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。難點(diǎn)三元系統(tǒng)相圖相變化分析、專業(yè)相圖分析及實(shí)際應(yīng)用。6、相變過(guò)程(16學(xué)時(shí))（1）吉布斯自由能了解相變過(guò)程的溫度、壓力和濃度條件。（2）相變分類了解相變分類，掌握一級(jí)相變與二級(jí)相變的定義及特點(diǎn)。（3）液相固-固轉(zhuǎn)變理解臨界晶核的概念、影響析晶速度的因素，掌握均態(tài)核化速率與非均態(tài)核化速率的概念、析晶過(guò)程。7.固相反應(yīng)（4學(xué)時(shí)）（1）固相反應(yīng)概述了解固相反應(yīng)定義及分類，掌握固相反應(yīng)特點(diǎn)。（2）固相缺陷與擴(kuò)散了解擴(kuò)散系數(shù)的物理意義及影響擴(kuò)散的諸因素，掌握擴(kuò)散機(jī)理、穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散與非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)、菲克第一定律與第二定律。（3）固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)掌握楊德爾方程和金斯特林格方程及其應(yīng)用。（4）影響固相反應(yīng)的因素了解影響固相反應(yīng)的因素。8、燒結(jié)過(guò)程（4學(xué)時(shí)）（1）燒結(jié)概述了解燒結(jié)的定義及與燒結(jié)相關(guān)的一些概念。（2）粉末燒結(jié)熱力學(xué)與推動(dòng)力掌握燒結(jié)的四種傳質(zhì)機(jī)理。（3）燒結(jié)動(dòng)力學(xué)理論了解燒結(jié)動(dòng)力學(xué)理論（4）燒結(jié)過(guò)程中的顆粒長(zhǎng)大掌握防止二次再結(jié)晶的