《无机材料科学基础》课程教学大纲

《无机材料科学基础》课程教学大纲课程名称（中文/英文）：无机材料科学基础/TheFundamentalsofInorganicMaterialsScience课程类别：专业基础及平台课课程性质：必修/学位课 适用专业：无机非金属材料工程、材料化学学时数：80 其中：实验/上机学时：0学分数：5 考核方式：考试预修课程：高等数学、普通物理、无机化学、有机化学、物理化学教学参考书：胡志强主编.无机材料科学基础教程.化工出版社.2011.6，普通高等学校“十一五”国家级规划教材陆佩文编.无机材料物理化学.武汉理工大学出版社.1994浙江大学等编.酸盐物理化学.中国建筑工业出版社.1982开课单位：纺织与材料学院无机非金属材料工程系课程简介：本课程是一门专业基础理论课，主要讲授无机材料专业范围内各种物理化学过程的变化和规律性，为学习专业课打下理论基础。本课程是在修完无机化学、物理学、物理化学等课程后，方能开设的课程。课程主要介绍材料的基本概念：晶体的对称与分类、晶体定向与晶面指数。紧密堆积原理和鲍林规则。要求掌握典型无机化合物晶体结构和硅酸盐晶体结构。介绍无机材料的基本概念：缺陷、类型，缺陷反应式、非化学计量化合物、位错、面缺陷、晶界、玻璃、熔体、相图、扩散、固相反应、烧结等。讲解缺陷的形成，类型，缺陷反应式，讲解硅酸盐材料与缺陷的关系、固溶体的分类，形成固溶体的物理化学规律，影响固溶体性质的因素。讲解玻璃性质，玻璃结构，并了解其内在规律性，熔体的性质。讲解硅酸盐材料的表面和界面行为，晶体表面能、吸附和粘附区别，晶界构型、液相与固相的接触润湿。胶体系统基础原理，特别是粘土水系统的荷电性、离子交换原理。讲授相图的基本规则和原理，尤其是三元系统专业相图中玻璃，陶瓷，水泥相图及生产实际的关系。扩散方程，扩散机理和扩散系数，影响扩散的因素等。相变实质，机理，重点掌握成核——生长相变机理，了解斯宾那多分解。固相反应的动力学方程，影响的固相反应因素。液相、固相烧结原理。烧结模型，影响烧结的因素。本门课程对学生知识、能力和素质的培养目标：本门课程着力培养本科学生的专业基础知识，为专业学习奠定基础；培养学生综合运用专业基础知识分析实验及工程实践过程中的基础原理的能力以及解决问题能力。注重良好的学习方法的养成，提高学生的自学能力；学习本门课程培养学生的科研及创新能力。第一章 晶体几何基础（4学时）教学目的和要求了解晶体的一些基本知识，要求掌握晶体对称和分类、结构等。并对晶体结构的基本特征和空间群有所了解。教学重点和难点晶体的对称与分类、晶体定向与晶面指数。教学内容一、晶体的概述二、晶体的对称与分类三、晶体的理想形态四、晶体定向与晶面指数五、晶体结构的基本特征第二章 晶体化学基础（4学时）教学目的和要求了解晶体结构的键和知识，要求掌握球体的紧密堆积原理和鲍林规则。并对同质多晶和晶体场理论和配位场理论有所了解。教学重点和难点紧密堆积原理和鲍林规则。教学内容一、晶体结构的键和二、球体的紧密堆积原理三、影响离子晶体结构的因素四、同质多晶五、鲍林规则第三章 晶体结构（4学时）教学目的和要求了解原子晶体、分子晶体和金属晶体结构一些基本知识，要求掌握典型无机化合物晶体结构和硅酸盐晶体结构。教学重点和难点典型无机化合物晶体结构和硅酸盐晶体结构。教学内容一、原子晶体、分子晶体和金属晶体结构概述二、典型无机化合物晶体结构三、硅酸盐晶体结构第四章 晶体结构缺陷（4学时）教学目的和要求要求掌握本章缺陷的形成，类型，缺陷反应式，注意理解，硅酸盐材料与缺陷的关系。教学重点和难点本章重点与难点是缺陷反应式的写法，分析，各种缺陷浓度计算。教学内容一、晶体结构缺陷的类型二、缺陷化学反应表示法三、热缺陷浓度的计算四、非化学计量化合物五、位错六、面缺陷第五章 固溶体（4学时）教学目的和要求要求掌握固溶体的分类，形成固溶体的物理化学规律，影响固溶体性质的因素。教学重点和难点本章难点重点在于熔体的结构与性质，特别是性质部分。教学内容一、固溶体的分类二、置换型固溶体三、间隙型固溶体四、固溶体的性质五、固溶体的研究方法第六章 熔体和非晶态固体（4学时）教学目的和要求要求掌握本章内容的中心，主要为结构与性质的关系。重点掌握玻璃性质，玻璃结构，并了解其内在规律性。教学重点和难点熔体的性质。重点为玻璃结构，特别是玻璃结构学说，玻璃通性及晶体性质的区别。教学内容一、熔体的结构二、熔体的性质三、玻璃的通性四、非晶态固体形成五、玻璃的结构六、玻璃实例第七章 固体表面与界面行为（4学时）教学目的和要求结合前期课程物理化学与此相关内容，认真掌握本章内容，注意了解硅酸盐材料的表面和界面行为。教学重点和难点重点与难点为晶体表面能、吸附和粘附区别，晶界构型、液相与固相的接触润湿。教学内容一、固体的表面二、固体界面三、晶界第八章 浆体的胶体化学原理（4学时）教学目的和要求要求掌握本章的胶体系统基础原理，特别是粘土水系统的荷电性、离子交换原理。教学重点和难点流变学原理、粘土水系统的荷电性，离子吸附与交换原理。教学内容一、粘土—水浆体的流变性质二、非粘土的泥浆体第九章 相平衡（16学时）教学目的和要求要求掌握相图的基本规则和原理，会应用分析，计算相图，尤其是三元系统专业相图要求重点掌握。教学重点和难点本章重点、难点在于分析相图，掌握其规则，三元相图，专业相图中玻璃，陶瓷，水泥相图及生产实际的关系。教学内容一、相平衡的基本概念、相律二、相平衡的研究方法三、单元系统相图四、单元系统相图应用五、二元系统相图类型和重要规则六、二元相图及应用七、三元系统相律及组成表示八、三元系统相图规则九、三元相图类型十、三元系统相图应用第十章扩散（8学时）教学目的和要求要求掌握扩散方程，扩散机理和扩散系数，无机固体材料中的扩散，了解影响扩散的因素如温度，杂质等等。教学重点和难点扩散机理，固体中扩散，影响扩散的因素。教学内容一、扩散的基本特点及扩散方程二、扩散的推动力三、扩散机制和扩散系数四、固体中的扩散五、影响扩散的因素第十一章 相变（8学时）教学目的和要求要求掌握相变实质，机理，重点掌握成核——生长相变机理，了解斯宾那多分解。教学重点和难点成核——生长相变，斯宾那多分解。教学内容一、相变的分类二、液固相变三、液液相变第十二章 固相反应（8学时）教学目的和要求学习掌握固相反应的类型及反应原理，要求与以前学过的物理化学及无机化学知识相联系。教学重点和难点固相反应的动力学方程，影响的固相反应因素。教学内容一、固相反应类型二、固相反应机理三、固相反应