硅酸盐物理化学.doc

无机材料科学基础课程教学大纲英文名称：Foundation of Inorganic Materials Science 课程编码：02110220学 时：56 学 分： 3.5课程性质：学科基础课、 课程类别：理论课先修课程：无机化学，分析化学，物理化学开课学期：第五学期适用专业：无机非金属材料工程一、课程的性质与任务本课程是无机非金属材料专业的主要专业技术基础课，它所包含的内容组成了一个以固体的结构、化学反应、物理性能和材料为顶点的四面体，是具有立体性质的一个科学领域。把物理化学、结构化学、结晶化学、固体物理中的基本理论，具体应用到无机非金属材料的制备和性能研究上，成为介于基础科学和专业技术之间的一门重要的专业基础课。本专业的学生是未来的材料研究与生产的工程技术人才，掌握上述的基础理论并了解材料的结构、物性和化学反应的规律及相互关系是及其必要的。二、教学目标与要求学习本课程的目的是为了使学生认识材料的本质，系统掌握无机非金属材料的化学成分、组织结构与性能之间的关系及其变化规律，为后续专业课打下牢固的基础，同时为将来从事材料的研究与开发打下坚实的理论基础。要求学生系统掌握材料基础理论，初步具备运用理论分析实际材料问题的能力，同时初步具备对材料结构，显微组织，性能的分析能力。三、课程的基本内容与教学要求第一章 晶体学基础教学目的与要求：复习巩固晶体学基础基本知识，熟悉晶胞和空间群等晶体学概念，基本掌握晶体化学基础，掌握典型的无机材料晶体结构。本章主要内容：1.1晶体几何基础，主要内容为：了解晶体的特点、空间点阵、晶胞、晶系和布拉菲点阵，晶向和晶面的表示方法，晶带和晶带定律。 1.2晶体化学基础，主要内容为：晶体结构的键合；球体的紧密堆积原理；致密度和配位数，影响离子晶体结构的因素。晶体的原子堆垛方式和间隙。1.3晶体结构，主要内容为：典型无机化合物晶体结构分析步骤，面心立方紧密堆积结构：NaCl、-ZnS、CaF2、CaTiO3、尖晶石结构晶体结构；密排六方紧密堆积结构：.-ZnS、金红石、碘化镉、刚玉结构；1.4硅酸盐晶体的表示法及岛状、环状、连状、层状和架状结构结构特点本章重点：1紧密堆积原理2典型无机化合物晶体结构。3硅酸盐晶体结构特点及性质本章难点：1晶体的原子堆垛方式和间隙2硅酸盐晶体结构特点及性质第二章 晶体的结构缺陷 教学目的与要求：基本掌握晶体结构缺陷的基本类型，形成规律及影响因素。本章主要内容：2.1点缺陷的类型，分类及特性2.2 缺陷化学反应表示法，及热缺陷浓度的计算，非化学计量化合物2.3位错的类型及基本理论和性质2.4面缺陷的类型，分类及特性本章重点：1点缺陷类型2位错的类型及基本理论和性质本章难点：1热缺陷浓度的计算2非化学计量化合物3柏格斯矢量第三章 固溶体 教学目的与要求：基本掌握固溶体的基本类型及影响因素。本章主要内容：3.1固溶体的概念及分类3.2置换固溶体的形成及影响因素，间隙固溶体及形成特点3.3固溶体的性质；固溶体的研究方法本章重点：1置换固溶体的形成及影响因素， 2固溶体的研究方法本章难点：1置换固溶体的形成及影响因素， 2固溶体的研究方法第四章 熔体与玻璃体教学目的与要求：了解硅酸盐熔体和玻璃体的结构和特性，基本掌握硅酸盐熔体性质的影响因素和玻璃形成规律。本章主要内容：4.1硅酸盐熔体的结构，熔体的性质4.2玻璃体的概念、共性4.3玻璃形成的热力学，动力学，结晶化学条件4.4玻璃结构学说，及类型。本章重点：1熔体的结构及粘度。 2玻璃形成的动力学，结晶化学条件本章难点：玻璃形成的动力学条件 第五章 固体的表面与界面教学目的与要求：了解固体表面、结构结构及性能特点，及界面行为；基本掌握粘土-水系统胶体化学理论及基本性质。本章主要内容：5.1固体的表面结构5.2固体的界面行为5.3粘土-水系统性质本章重点：1晶体表面结构，弯曲界面效应2粘土的电性及荷电理论，胶团结构和电动电位本章难点：粘土-水系统电动电位四、课程学时分配讲 课 内 容学 时讲课实验上机1 第一章 晶体学基础182 第二章 晶体的结构缺陷83 第三章 固溶体64 第四章 熔体与玻璃体145 第五章 固体的表面与界面86 课程总结2合 计56五、课程习题课（讨论课）的要求本课程习题的基本要求是：巩固课堂讲授的理论知识和基本概念。锻炼独立思考和分析问题的能力。习题的分量占自学时间的三分之一到四分之一，具体数量视习题难易程度而定。六、实验内容与要求本课程在晶体结构讲授中，部分内容采用多媒体教学方式进行，学生可以亲自动手建立简单晶体的三维模型，培养学生的空间思维能力，巩固学生对基本晶体结构的理解和记忆。七、教学方法及手段（含现代化教学手段）本课程以讲授为主，配以多媒体课件展示图，模型等。八、课程考核方式据燕山大学相关文件规定并结合本课程自身特点确定：本课程是考试课；考试的形式采用开卷闭卷。本课程成绩评分标准为期末考试成绩为该课程的总考核成绩。九、课程教材及主要参考书课程教材：硅酸盐物理化学著者：浙江大学、武汉工业大学、上海化工大学、华南工学院出版社：中国建筑工业出版社 1987年7月 课程主要参考书：无机材料科学基础陆佩文主编，武汉大学出版社，1996年08月第1版 制定人：于凤荣审定人：于栋利批准人：杨庆祥2008年7月无机材料科学基础II课程教学大纲英文名称：Foundation of Inorganic Materials Science II 课程编码：02110230学 时：56 学 分：3.5 课程性质：学科基础课 课程类别：理论课先修课程：无机化学，分析化学，物理化学开课学期：第五学期 适用专业：无机非金属材料工程一、课程的性质与任务本课程为无机非金属材料类专业基础课，内容包括热力学应用、相平衡、扩散和固相反应、相变、烧结，依据2008版无机非金属材料专业教学计划制定，该课程是学习其他专业课程的理论基础，具有十分重要的作用。二、教学目标与要求通过本课程的学习，学生能够掌握无机非金属材料的结构、物性和化学反应的规律及相互间的关系，对于今后从事复杂的技术工作和开发新型材料是十分有益的。三、课程的基本内容与教学要求第一章 热力学应用教学目的与要求：通过本章的讲授，使学习者了解热力学在凝聚态系统中应用时的特点以及热力学应用计算方法。本章主要内容：1.1 热力学在凝聚态体系中应用1.2 热力学应用计算方法1.3 热力学应用实例本章重点：热力学在凝聚态系统中应用时的特点以及热力学应用计算方法。本章难点：热力学在凝聚态系统中应用时的特点以及热力学应用计算方法。第二章 相平衡教学目的与要求：通过本章的讲授，使学习者掌握相平衡的基本原理，熟悉典型的一元、二元及三元系统相图的特点，并学会利用相平衡的有关原理指导实际生产。本章主要内容：2.1 硅酸盐系统相平衡特点2.2 单元系统2.3 二元系统2.4 三元系统本章重点：利用相平衡的基本原理指导产品的配方设计及工艺参数的优化。本章难点：利用相平衡的基本原理指导产品的配方设计及工艺参数的优化。第三章 扩散和固相反应教学目的与要求：通过本章的讲授，使学习者扩散和固相反应的机制，能够分析其影响因素，从而为制定合理的工艺制度提供指导。本章主要内容：3.1 晶体中扩散的基本特点与宏观动力学方程3.2 扩散过程的推动力、微观机构3.3 固体材料中的扩散及影响因素3.4 固相反应及其动力学特征3.5 固相反应的动力学关系3.6 影响固相反应的因素本章重点：扩散的机制、固相反应的动力学本章难点：扩散的机制、固相反应的动力学第四章 相变教学目的与要求：通过本章的讲授，使学习者了解相变的类型及相变的热力学与动力学本章主要内容：4.1 相变的分类4.2 液固相变过程的热力学4.3 液固相变过程动力学4.4 液液相变过程本章重点：液固相变机制、液液相变机制本章难点：液固相变机制、液液相变机制第五章 烧结教学目的与要求：通过本章的讲授，使学习者掌握烧结的推动力、烧结的微观机制、固相烧结和液相烧结的异同、影响烧结的因素。本章主要内容：5.1 基本概念5.2 固相烧结5.3 液相烧结5.4 晶粒生长与二次再结晶5.5 影响烧结的因素5.6 特种烧结本章重点：固相和液相烧结的机制、晶粒生长与二次再结晶及影响烧结的因素本章难点：固相和液相烧结的机制、晶粒生长与二次再结晶及影响烧结的因素四、课程学时分配讲 课 内 容学 时讲课实验上机1 热力学应用42 相平衡243 扩散和固相反应104 相变85 烧结10合 计56五、课程习题课（讨论课）的要求巩固课堂讲授的理论知识和基本概念，锻炼独立思考和分析问题的能力，结合实际产品的开发与生产，初步达到产品成分设计与工艺参数的制定。习题的课时比例为约占总学时的1/10左右。六、实验内容与要求无。七、教学方法及手段（含现代化教学手段）运用多媒体课件与理论教学相结合。八、课程考核方式本课程是考试课；考试的形式采用闭卷。九、课程教材及主要参考