「无机材料物理性能」教学大纲.doc

材料科学与工程学院本科课程教学大纲无机材料性能学课程教学大纲 课程名称：无机材料性能学 课程编码：02100070英文名称：学 时：56学时 学 分：3.5学分开课学期：第六学期适用专业：无机材料工程课程类别：必修课程性质：专业基础课先修课程：物理化学 材料科学基础 微观分析方法教 材：无机材料物理性能 关振铎主编 清华大学出版社 一、课程的性质及任务本课程是无机材料类的主要专业基础课。适用于无机非金属材料中的新型陶瓷、传统陶瓷、玻璃、晶体、半导体、石墨、薄膜、复合材料以及耐火材料专业。其它像硅酸盐工程，包括水泥与混凝土材料、建筑材料及装饰材料等专业也可参考。课程教学所要达到的目的是：1、了解无机材料的力学、热学、光学、电学及介电和磁学性能；2、掌握上述性能的原理及微观机制；3、正确分析无机材料的结构与性能的关系；4、掌握各性能之间的相互制约与变化规律,为判断材料优劣，正确选择和使用材料，改变材料性能，探索新材料、新性能、新工艺打下理论基础。；5、实验技能方面掌握重要性能的测试方法。二、课程内容及学习方法1、无机材料的力学性能无机材料的形变：应力、应变及弹性变形；无机材料晶相的的塑性变形；无机材料的高温蠕变；粘性流动无机材料的断裂力学：脆性断裂现象；理论结合强度；Griffith微裂纹理论；应力场强度因子和平面应变断裂韧性；断裂韧性测试；裂纹起源与快速扩展；裂纹亚临界生长；断裂力学在无机材料领域中的应用无机材料强度的统计性质；硬度；无机材料的脆性及克服脆性的途径。2、无机材料的热学性能无机材料的热容；晶态固体热容的经典理论及量子理论；无机材料的热膨胀：热膨胀系数；固体材料热膨胀机理；热膨胀和其它性能的关系；多晶体和复合材料的热膨胀；陶瓷制品表面釉层的热膨胀系数。无机材料的热传导：固体材料热传导的宏观规律；固体材料热传导的微观机制；影响热传导的因素；某些无机材料的热导率。无机材料的热稳定性：热应力；抗热冲击断裂性能；抗热冲击损伤性能；提高抗热冲击断裂性能的措施。3、无机材料的光学性能光通过介质的现象：光的折射，色散，光的反射无机材料的透光性：介质对光的吸收，介质对光的散射，无机材料的透光性，提高无机材料的透光性的措施。界面反射和光泽：镜反射和漫反射，表面光泽。无机材料的不透明性（乳浊性）和半透明性：不透明性，乳浊剂的成分，乳浊机理，常用乳浊剂，改善乳浊性能的工艺措施，半透明性无机材料的颜色：无机材料的呈色机理，着色剂。其它光学性能的应用：荧光物质，激光器，通讯用光导纤维，电光及声光材料4、无机材料的电导电导的物理现象：电导的物理特性，电导的宏观参数。离子电导：载流子浓度，离子迁移率，离子电导率，影响离子电导率的因素电子电导：电子迁移率，载流子浓度，电子电导率，影响电子电导的因素，晶格缺陷与电子电导。玻璃态电导：玻璃相对电导的影响，玻璃材料的电导特性。无机材料的电导：多晶多相固体材料的电导，次级现象，无机材料电导的混合法则。半导体陶瓷的物理效应：晶界效应，表面效应，西贝克效应，p-n结。5、无机材料的介电性能介质的极化、介质损耗介电强度6、无机材料磁学性能三、课程的教学要求1、无机材料力学性能无机材料应力、应变及弹性形变、广义虎克定律；无机材料晶相的塑性变形，晶格滑移；高温蠕变机理及影响因素；玻璃相的粘性流动脆性断裂；理论结合强度；Griffith微裂纹理论；应力场强度因子和平面应变断裂韧性；断裂韧性测试；裂纹亚临界生长；亚临界裂纹生长速率与应力场强度因子的关系，根据亚临界裂纹扩展预测材料寿命；无机材料的强度波动分析，统计分析，韦伯分布；无机材料的脆性及克服脆性的途径2、无机材料的热学性能无机材料的热容；晶态固体热容的经典理论及量子理论；无机材料热膨胀系数；固体材料热膨胀机理；多晶体和复合材料的热膨胀系数的计算；陶瓷制品表面釉层的热膨胀系数。固体材料热传导的宏观规律；声子导热；光子导热；影响无机材料热传导的因素；无机材料的热应力；热应力断裂抵抗因子；抗热冲击损伤性能；提高抗热冲击断裂性能的措施。3、无机材料的光学性能介质的折射率及相对折射率，影响折射率的因素；色散，光的反射介质对光的吸收规律，光吸收与光波长的关系，介质对光的散射，散射系数的影响因素，无机材料的透光性，提高无机材料的透光性的措施。镜反射和漫反射，表面光泽。无机材料的不透明性（乳浊性）和半透明性，乳浊机理，常用乳浊剂，改善乳浊性能的工艺措施，无机材料的呈色机理，着色剂。其它光学性能的应用：荧光物质，激光器，通讯用光导纤维，电光及声光材料4、无机材料的电导电导率，电阻率，电解效应，霍尔效应，电导的宏观参数。离子电导，离子迁移率，离子电导率，影响离子电导率的因素。电子电导：电子迁移率，载流子浓度，电子电导率，影响电子电导的因素。玻璃相对电导的影响，双碱效应，压碱效应，玻璃材料的电导特性。多晶多相固体材料的电导，次级现象，无机材料电导的混合法则。晶界效应，表面效应，西贝克效应，p-n结。5、无机材料的介电性能介质的极化、介质损耗介电强度6、无机材料的磁学性能四、课程学时分配讲 课 内 容学 时1、无机材料的力学性能122、无机材料的热学性能83、无机材料的光学性能64、无机材料的电导125、无机材料的介电性能86、无机材料的磁学性能2实 验6机 动2合 计56五、课程习题要求巩固和加深理解所学过的基本概念基本理论，运用所学理论进行分析和求解从工程实际中简化出来的问题，培养学生分析问题、解决问题的能力。六、课程的实验内容与要求 1、陶瓷材料抗折强度测试2、陶瓷材料冲击强度测试3、陶瓷材料抗压强度测试实验为主要的教学环节，其基本要求是：认真观察实验现象，准确记录实验结果，依据有关公式进行数据处理，得出合理结论。使