无机材料科学基础教学大纲.doc

无机材料科学基础教学大纲一、 课程教学任务本课程是本专业的一门重要基础理论课程。详尽阐述了材料的结构、物性和化学反应的规律及相互间的联系，为专业课的学习提供理论平台，对今后从事技术工作，开发新材料、新工艺提供理论基础。二、 教学环节安排1 主要采用多媒体教学并结合实物和模型辅助课堂教堂。2 每堂课后布置相应作业，作业量2小时以上。3 每章结束后，都要出一道总结性试卷以及时巩固该章所学内容。4 安排在第三学期学习，共计78学时左右。三、 教材及主要参考书教材：无机材料科学基础 陆佩文主编 武汉理工大学出版社。参考书：材料学、结晶学和陶瓷物理化学。四、 课程主要内容及学时分配第一章 结晶学基础【教学目的】复习巩固结晶学基本知识，熟悉晶体的宏观和微观对称、晶体定向和结晶符号、晶胞和空间群等结晶学基本知识，基本掌握结晶化学基本原理，为学习以后内容打下基础。【教学内容】结晶学基本知识，晶体化学基本原理【教学重点】紧密堆积原理，鲍林规则【教学难点】哥希密特结晶化学原理和鲍林规则【更新、补充及自学内容】补充：晶体结构的国际符号体心，体心立方堆积自学：晶体场理论和配位场理论【教学方法及手段】多媒体课件展示图、表，实物和模型【课时分配】节号内容学时学时分配讲授讨论习题实验1-1结晶学基本知识221-2晶体化学基本原理22合计44第二章 晶体结构与晶体中的缺陷【教学目的】熟悉各种典型无机化合物和硅酸盐晶体结构的类型、结构和性能特点，基本掌握各种晶体结构缺陷的类型、形成规律及影响因素。【教学内容】典型结构类型，硅酸盐晶体结构，晶体结构缺陷【教学重点】NaCl、闪锌矿、纤锌矿、萤石、钙钛矿和尖晶石型晶体结构，层状硅酸盐晶体结构，点缺陷，固溶体，非化学计量化合物。【教学难点】硅酸盐晶体结构与性质特点，点缺陷方程，固溶体，非化学计量化合物。【更新、补充及自学内容】补充：方解石晶体结构更新：闪锌矿与纤锌矿中四面体层的不同配置【教学方法及手段】多媒体课件展示图、表，教学模型【课时分配】节号内容学时学时分配讲授讨论习题实验2-1典型结构类型332-2硅酸盐晶体结构5322-3晶体结构缺陷871合计161312第三章 熔体和玻璃体【教学目的】了解硅酸盐熔休和玻璃体的结构和特性，基本掌握硅酸熔体性质的影响因素和玻璃形成规律。【教学内容】熔体的结构，熔体的性质，玻璃的通性，玻璃的形成，玻璃的结构，常见玻璃结构类型【教学重点】熔体的粘度，玻璃形成的动力学条件和结晶化学条件【教学难点】玻璃形成的动力学条件【更新、补充及自学内容】补充：铝反常自学：聚合物浓度计算方法【教学方法压手段】多煤体课件展示图、表【课时分配】节号内容学时学时分配讲授讨论习题实验3-1熔体的粘度113-2熔体的性质1123-3玻璃的通性0.50.53-4玻璃的形成3.51.523-5玻璃的结构113-6常见玻璃结构类型11合计862第四章 表面与界面【教学目的】了解固体表面、界面的结构及性能特点和界面行为，基本掌握粘土水系统胶体化学理论及基本性质。【教学内容】固体的表面，界面行为，晶界，粘土水系统胶体化学【教学重点】粘土的离子吸附与交换，粘土胶体的电动性质，粘土水系统的胶体性质【教学难点】粘土胶体的电动性质，粘土水系统的胶体性质，瘠性料的悬浮与塑化【更新、补充及自学内容】自学：弯曲表面效应，晶界电荷【教学方法及手段】多媒体课件展示图【课时分配】节号内容学时学时分配讲授讨论习题实验4-1固体的表面114-2界面行为114-3晶界114-4粘土-水系统胶体化学532合计862第五章 相平衡【教学目的】基本掌握相平衡研究方法，掌握分析相图的方法与步骤，熟悉常用硅酸盐系统相图在无机材科研究、开发和生产中的作用【教学内容】硅酸盐系统相图相平衡特点，单元系统，二元系统，三元系统【教学重点】SiO2、ZrO2：单元系统相图，生成不一致熔融化合物和有限固溶体的二元系统相图，CaOSiO2：二元系统相图，生成不一致熔融化合物的三元系统相图，CaOAl2O3SiO2及K2OAl2O3SiO2，SiO2：三元系统相图【教学难点】ZrO2相变增韧，生成不一致熔融化合物和有限固溶体的二元系统相图，生成不一致熔融化合物的三元系统相图，生成一个固相分解的二元化合物的三元系统相图【更新、补充及自学内容】补充：ZrO2相变增韧机理更新：分析复杂三元系统相图方法自学：MgOAl2O3SiO2系统，四元系统，交互三元系统【教学方法及手段】多媒体课件展示图、表、相图模型，习题课【课时分配】节号内容学时学时分配讲授讨论习题实验5-1系统相图平衡特点335-2单元系统5-3二元系统5325-4三元系统871合计161312第六章 扩散与固相反应【教学目的】了解晶体中扩散和固相反应的特点，基本掌握扩散动力学和固相反应动力学方程，掌握影响扩散和固相反应的因素【教学内容】晶体中扩散的基本特点与宏观动力学方程，扩散过程的推动力、微观机构与扩散系数，影响扩散的因素，固相反应及其动力学特征，固相反应的动力学方程，影响固相反应的固素【教学重点】扩散动力学方程的应用举例，质点迁移的微观机构与扩散系数，影响扩散的因素，固相反应的动力学方程，影响固相反应的因素【教学难点】扩散系数的物理意义，扩散的一般推动力，质点迁移的微观机构与扩散系数，矿化剂对固相反应的影响【更新、补充及自学内容】补充：不同机构中的迁移自由程【教学方法及手段】多媒体课件展示图、表【课时分配】节号内容学时学时分配讲授讨论习题实验6-1晶体中扩散的基本特点与宏观动力学方程1.51.56-2扩散过程的推动力、微观机构与扩散系数1.51.56-3影响扩散的因素116-4固相反应及其动力学特征0.50.56-5固相反应的动力学方程4226-6影响固相反应的因素1.51.5合计1082第七章 相变【教学目的】了解相变的类型及特征，基本掌握马氏体、液固、液液相变过程的热力学和动力学条件【教学内容】相变的分类，液固相变过程热力学，液固相变过程动力学，液液相变过程【教学重点】马氏体相变，液固相变过程热力学，晶核形成条件，晶核形成过程动力学，晶核生长过程动力学，总的结晶速率【教学难点】马氏体相变，晶核形成条件，晶核形成过程动力学，液相的不混溶现象【更新、补充及自学内容】补充：钢铁及铁基合金中的相变更新：马氏体相变自学：分相的热力学理论，分相的动力学【教学方法及手段】多媒体课件展示图、表【课时分配】节号内容学时学时分配讲授讨论习题实验7-1相变的分类227-2液-固相变过程热力学1.51.57-3液-固相变过程动力学3.51.527-4液-液相变过程11合计862第八章 烧结【教学目的】了解烧结过程，基本掌握各种烧结过程的动力学方程及影响因素【教学内容】概述，固态烧结，液相参与的烧结，晶粒生长与二次再结晶，影响烧结的因素【教学重点】烧结过程的推动力，扩散传质，溶解沉淀传质，各种传质机理分析比较，晶粒生长与二次再结晶，影响烧结的因素【教学难点】蒸发凝聚传质，扩散传质，流动传质，