《无机非金属材料科学基础》

PAGEPAGE1《无机非金属材料科学基础》教学大纲一、课程基本信息课程编号：08020204001C课程中文名称无机非金属材料科学基础课程英文名称FundamentalofInorganicNonmetalMaterialsscience课程类别专业课适用专业无机非金属材料与工程开课学期第五学期总学时80学时（理论教学80学时）总学分5先修课程无机化学，物理化学课程简介本课程是无机非金属材料与工程专业的核心专业课。课程系统讲授晶体学、材料表面、相平衡与转变及固相反应，主要内容包括：结晶学基础、熔融态与玻璃态、相平衡、相变、扩散与固相反应、烧结过程。建议教材樊先平等.无机非金属材料科学基础（第2版）.浙江：浙江大学出版社，2006参考资料陆佩文.无机材料科学基础.湖北：武汉理工大学出版社.2005刘剑虹.无机非金属材料科学基础.北京：中国建材工业出版社.2008.二、课程教学目标1.掌握晶体化学基本原理，熟练利用密堆积原理分析实际晶体结构。2.熟悉硅酸盐晶体的分类依据和各类特点。能看懂投影结构图，掌握固溶体、非晶化学计量化合物的概念，了解影响置换型固溶体的主要因素，熟练写出固溶体和非化学计量方程。3.了解熔体的结构-聚合物理论。掌握组成、温度对熔体结构与性质的影响；了解玻璃的四个通性；掌握玻璃成分、结构与性质的关系；能用玻璃结构参数值估计熔体与玻璃体性质；了解玻璃的形成过程和玻璃的两个结构学说。4.理解吸附机理与表面改性对材料性质的影响；了解纳米材料、复合材料的发展动向。5.理解一元、二元、三元相图中点、线、面的意义；对一元、二元、三元相图能进行熟练的相变化分析和各相含量的相对计算；对专业相图进行熟练分析，并能依相图作指导进行配方设计，解决生产、科研中的实际问题。6.掌握菲克第一、第二定律；了解扩散系数的物理意义，能利用扩散动力学解决实际扩散问题；了解影响扩散的诸因素；掌握杨德尔方程和金斯特林格方程；了解影响固相反应的因素。7.了解相变过程的温度、压力、浓度条件，了解临界晶核的概念；掌握析晶过程；了解影响析晶过程的因素。8.掌握烧结的四种传质机理；掌握防止二次再结晶的有效方法；了解影响烧结的因素；了解特种烧结机理。三、理论教学内容与要求1绪论（2学时）教学内容要求程度（1）材料的概念一般了解（2）材料的分类（3）本课程的主要内容。2晶体结构与晶体的结构缺陷（14学时）教学内容要求程度（1）化学键了解构成晶体化学键的特点。（2）晶体化学原理了解电负性、晶格能、原子半径与离子半径、离子极化，能利用鲍林规则验证实际晶体结构；掌握球体最紧密堆积原理。难点最紧密堆积原理。（3）典型的无机晶体结构了解A2B3型化合物晶体、ABO3型化合物晶体、硅酸盐晶体的岛状、组群状、链状、层状结构，掌握单质晶体、AB型化合物晶体、AB2型化合物晶体。难点硅酸盐晶体结构。（4）晶体缺陷了解影响置换型固溶体的主要因素、与功能材料相关的缺陷知识。掌握固溶体、非化学计量化合物的概念，点缺陷类型、缺陷化学反应表示法，熟练写出固溶体和非化学计量方程式。难点写缺陷方程。3熔融态与玻璃态（10学时）教学内容要求程度（1）熔体结构了解熔体的结构-聚合物理论。（2）熔体性质掌握组成、温度对熔体结构、性质的影响（粘度、电导性、表面张力）、玻璃成分、结构与性质之间的关系。难点玻璃的结构与性质。（3）玻璃的形成了解能够形成玻璃的物质。理解玻璃形成的热力学条件、动力学条件及晶体化学条件。（4）玻璃转变和稳定化了解玻璃的四个通性。（5）玻璃结构理论了解无规则网络学说与晶子学说。（6）典型玻璃的结构掌握玻璃结构参数值的计算及利用Y值来预测熔体与玻璃体的性质。4材料表面与界面（10学时）教学内容要求程度（1）材料表面了解固体表面能。（2）材料固-气界面理解吸附机理和表面改性对材料性质的影响。（3）材料固-液界面理解弯曲表面效应，润湿与粘附等概念。（4）晶界了解晶界构型；掌握晶界与相界的概念。5相平衡（20学时）教学内容要求程度（1）相平衡特点理解组分、相及相律。（2）单元系统理解一元相图中点、线、面的意义；掌握一元相图中的相变化分析及各相含量的计算。（3）二元系统理解二元相图中点、线、面的意义；掌握二元相图中的相变化分析及各相含量的计算，能够对专业相图进行熟练分析，并能依据相图作指导进行配方设计。。（4）三元系统理解三元相图中点、线、面的意义；掌握三元相图分析的基本原则、三元相图中的相变化分析及各相含量的计算。能够对专业相图进行熟练分析，并能依据相图作指导进行配方设计。难点三元系统相图相变化分析、专业相图分析及实际应用。6、相变过程(16学时)（1）吉布斯自由能了解相变过程的温度、压力和浓度条件。（2）相变分类了解相变分类，掌握一级相变与二级相变的定义及特点。（3）液相固-固转变理解临界晶核的概念、影响析晶速度的因素，掌握均态核化速率与非均态核化速率的概念、析晶过程。7.固相反应（4学时）（1）固相反应概述了解固相反应定义及分类，掌握固相反应特点。（2）固相缺陷与扩散了解扩散系数的物理意义及影响扩散的诸因素，掌握扩散机理、稳态扩散与非稳态扩、菲克第一定律与第二定律。（3）固相反应动力学掌握杨德尔方程和金斯特林格方程及其应用。（4）影响固相反应的因素了解影响固相反应的因素。8、烧结过程（4学时）（1）烧结概述了解烧结的定义及与烧结相关的一些概念。（2）粉末烧结热力学与推动力掌握烧结的四种传质机理。（3）烧结动力学理论了解烧结动力学理论（4）烧结过程中的颗粒长大掌握防止二次再结晶的