《无机非金属材料》课程教学大纲

1、无机非金属材料Inorganic Non-metal Materials一、课程基本情况课程类别：专业任选课课程学分：2学分课程总学时：32学时，其中讲课：32学时，实验（含上机）：0学时，课外：0学时课程性质：选修开课学期：第4学期先修课程：材料科学基础、材料工程基础、材料物理与化学适用专业：材料物理专业教 材：戴金辉 等主编，无机非金属材料概论，哈尔滨工业大学出版社，2004年。开课单位：物理与光电工程学院材料物理系二、课程性质、教学目标和任务本课程是材料物理专业学生选修的专业课。本课程的目的是使学生通过学习，掌握常用的无机非金属材料（如水泥、玻璃、陶瓷等）的基础知识和制备方法。本课程主要

2、讲授无机非金属材料（特别是水泥、陶瓷、玻璃材料）的组成、基本结构和特性、材料制备原理、生产工艺过程中的共性及特点、生产过程中的物理化学变化和无机非金属材料的应用。课程内容的重点主要包括水泥、玻璃、陶瓷等制品的技术特点、理化性能及缺陷分析等，无机非金属材料的共性制备过程（如原料及粉体制备、熔化、成型、脱水干燥以及煅烧烧成等典型工艺过程）。通过课堂讲授、辅导答疑、课程实验等教学手段，使学生深入了解无机非金属材料的基本组成、技术性能、制备方法及工艺，掌握无机非金属材料的基本理论知识。三、教学内容和要求第1章 绪论（1学时）（1）掌握材料及无机非金属材料的定义与分类，（2）了解无机非金属材料学的研究内

3、容；（3）熟悉无机非金属材料现状及发展趋势；（4）了解无机非金属材料在人类生活中的地位与作用；（5）了解典型无机非金属材料工艺简介；重点：无机非金属材料的分类及基本特性第2章 玻璃（5学时）2.1玻璃的结构与性质（1学时）（1）掌握玻璃态物质的特性（2）了解玻璃结构的假说（3）掌握几种典型的玻璃结构（4）理解玻璃结构中氧化物的分类和作用重点：玻璃态物质的特性以及玻璃结构中氧化物的作用难点：几种典型的玻璃结构2.2玻璃的生成与相变（1学时）（1）掌握玻璃的生成因素（2）掌握玻璃的热历史对玻璃结构的影响（3）掌握玻璃的分相（4）掌握玻璃的析晶重点：玻璃的热历史对结构的影响难点：玻璃的分相和析晶2.

4、3玻璃的性质（1学时）（1）掌握玻璃的粘度及其计算与测量（2）理解玻璃的机械性质（3）理解玻璃的化学性质重点：玻璃的机械及化学性质难点：玻璃粘度的计算2.4 玻璃制品的加工（1学时）（1）掌握玻璃的冷加工（2）掌握玻璃的热加工（3）掌握玻璃的表面处理重点：玻璃的冷加工和热加工工艺难点：玻璃的钢化原理2.5普通玻璃配合料的制备（0.5学时）（1）掌握玻璃组成的设计和确定（2）掌握配合料的计算（3）了解玻璃配合料的质量要求重点：玻璃组成的设计原则难点：玻璃配合料的计算2.6玻璃体的缺陷（0.5学时）（1）了解玻璃的气泡缺陷（2）了解玻璃的结石缺陷（3）了解玻璃的条纹和节瘤缺陷重点：了解玻璃体的各类

5、缺陷对性能的影响第3章 陶瓷（5学时）3.1 陶瓷的定义和分类（0.5学时）（1）掌握陶瓷的定义（2）掌握陶瓷的分类重点：陶瓷的定义和分类3.2 陶瓷的组成、结构和性能（2学时）（1）掌握陶瓷的组成（2）掌握陶瓷的结构（2）掌握陶瓷的性能重点：陶瓷的主要相组成难点：陶瓷结构与性能的关系、陶瓷的增韧原理3.3 陶瓷坯料的配制（1学时）（1）理解确定坯料配方的原则（2）掌握坯体组成的表示方法（3）掌握陶瓷的配料计算（3）了解坯料的制备工艺（4）了解调整坯料性能的添加剂重点：坯体组成的表示方法难点：配料的计算3.4 陶瓷釉料的制备（1学时）（1）理解釉的作用和分类（2）了解釉层的性质（3）理解坯釉的

6、适应性（4）了解釉料的制备（5）了解施釉的基本工艺重点：陶瓷釉料的作用和分类难点：坯釉的适应性3.5 陶瓷产品的缺陷（0.5学时）（1）了解陶瓷产品的斑点、变形、裂纹等缺陷第4章 水泥（5学时）4.1 水泥的定义与分类（0.5学时）（1）掌握水泥的定义（2）掌握水泥的分类（3）了解水泥工业的发展概况重点：水泥的定义和分类4.2 硅酸盐水泥（0.5学时）（1）了解硅酸盐水泥的概述（2）了解硅酸盐水泥的国家标准（3）掌握水泥的生产工艺重点：水泥的生产方法分类及其优缺点难点：水泥的“两磨一烧”工艺4.3 硅酸盐水泥熟料（1学时）（1）掌握水泥熟料的化学组成（2）掌握水泥熟料的矿物组成（3）掌握熟料主

7、要矿物的物理化学特性及水硬特征（4）掌握水泥熟料的率值重点：水泥熟料的化学和矿物组成、熟料的率值难点：水泥熟料主要矿物的物理化学特性和水硬特征4.4 硅酸盐水泥的水化和硬化（2学时）（1）掌握熟料矿物的水化（2）掌握硅酸盐水泥的水化（3）理解水化速率与凝结时间的调节（4）了解水泥水化、硬化过程的水化热（5）了解水泥水化、硬化过程的体积变化（6）掌握水泥石的组成、结构重点：水泥石的组成和结构难点：熟料矿物以及硅酸盐水泥的水化4.5 理解硅酸盐水泥的化学侵蚀（0.5学时）（1）了解淡水对水泥的侵蚀（2）了解酸和酸性水对水泥的侵蚀（3）了解硫酸盐对水泥的腐蚀（4）了解碱对水泥的腐蚀（5）理解提高水泥

8、抗蚀性的措施重点：硅酸盐水泥的侵蚀机制4.6 掺混合材的硅酸盐水泥（0.5学时）（1）了解活性混合材在水泥中的应用（2）了解非活性混合材在水泥中的应用（3）了解矿渣在水泥中的应用（4）了解粉煤灰在水泥中的应用重点： 混合材在水泥中的应用第5章 生产过程原理、原料（2学时）5.1无机非金属材料生产过程的共性和个性（0.5学时）（1）了解无机非金属材料生产过程的共性（2）了解无机非金属材料生产过程的个性5.2 了解几种典型生产工艺流程（0.5）（1）了解水泥生产工艺流程（2）了解玻璃生产工艺流程（3）了解陶瓷生产工艺流程（4）了解碳素材料的生产工艺流程重点：无机非金属材料生产工艺的特点5.3 无机

9、非金属材料的生产原料（1学时）（1）理解钙质原料的种类和性质（2）理解粘土类原料的种类和性质（3）理解石英类原料的种类和性质（4）理解长石类原料的种类和性质（5）了解其它原料以及辅助性原料的种类和性质重点：钙质原料、粘土类、石英类、长石类原料的特点难点：石英在加热过程中的晶型转变以及长石类原料在玻璃生产中的作用第6章 粉体制备 （2学时）6.1 粉体的破碎（0.5学时）（1）掌握粉体破碎的意义以及破碎方式（2）理解粉体破碎的设备以及工作原理重点：粉体破碎的定义和作用难点：粉体破碎设备的工作原理6.2 粉体的粉磨（0.5学时）（1）理解球磨机的工作原理、特点和类型（2）了解粉磨作业流程（3）理解

10、影响粉磨产量的主要因素（4）了解几种超细球墨设备重点：粉磨的定义和球墨机理6.3 粉体的筛分分级（0.5学时）（1）了解筛分分级的定义以及作用（2）掌握筛分效率的影响因素重点：筛分效率的影响因素6.4超微粉体的合成（0.5学时）（1）理解超微粉体的物理制备方法（2）理解超微粉体的化学制备方法重点：超微粉体的物理和化学制备方法及其特点第7章 成型 （5学时）7.1 成型过程中的流变特性（1学时）（1）掌握三种基本变形及流变模型（2）掌握流动曲线、应力曲线和应变曲线（3）掌握徐变曲线和松弛曲线（4）掌握触变性和反触变性重点：三种基本变形和流变模型难点：流变特性中的各类曲线关系7.2 浆料的成型工艺

11、原理（1学时）（1）理解成型的工艺原理（2）掌握陶瓷注浆成型（3）掌握混凝土浆体的成型重点：成型的工艺原理难点：陶瓷和混凝土的成型工艺7.3 可塑成型（0.5学时）（1）了解挤压成型（2）了解旋坯成型（3）了解滚压成型（4）了解塑压成型（5）了解轧膜成型重点：可塑成型的成型方式7.4 理解压制成型的工艺原理及成型过程（0.5学时）（1）掌握压制成型的工艺原理（2）理解压制成型对粉料的要求（3）理解压制成型的过程7.5 玻璃的成型（1学时）（1）掌握玻璃成型的理论基础（2）理解玻璃成型制度的确定（3）了解玻璃的成型方法（4）掌握玻璃的退火工艺重点：玻璃成型的理论基础和成型制度难点：玻璃的退火第8

12、章 脱水干燥 （2学时）8.1 了解干燥的概念及其物理过程（1学时）（1）理解脱水干燥的定义和作用（2）了解脱水干燥的设备重点：脱水干燥的定义和作用8.2 干燥的物理过程（1学时）（1）了解物料中水分的性质（2）掌握物料干燥过程（3）掌握干燥速率的影响因素（4）理解制品在干燥过程中的收缩和变形（5）掌握干燥方法重点：干燥的过程，影响干燥速率的因素难点：干燥方法第9章 煅烧、烧成（5学时）9.1水泥熟料的煅烧 （0.5学时）（1）掌握水泥熟料的形成过程（2）了解水泥熟料煅烧设备的分类（3）了解回转窑的煅烧方法重点：水泥熟料的形成过程9.2陶瓷、耐火材料原料的煅烧（0.5学时）（1）掌握陶瓷原料的

13、煅烧（2）掌握耐火材料原料的煅烧重点：陶瓷、耐火材料原料的煅烧9.3 烧成过程中的物理化学变化（1学时）（1）掌握低温预热阶段的物理化学变化（2）掌握氧化分解阶段的物理化学变化（3）掌握高温玻化成瓷阶段的物理化学变化（4）掌握高火保温阶段的物理化学变化（5）掌握冷却阶段的物理化学变化重点：氧化分解和高温玻化成瓷阶段的物理化学变化9.2 烧成制度的确定 （1.5学时）（1）掌握烧成制度与产品性能的关系（2）掌握保温时间对产品性能的影响（3）掌握烧成气氛对产品性能的影响（4）掌握升、降温速度对产品性能的影响（2）理解烧成制度的确定依据重点：烧成制度的确定依据难点：烧成制度与产品性能的关系9.3烧成

14、方法 （1.5学时）（1）理解常压烧结方法（2）理解热压烧结方法（3）理解热等静压烧结（4）理解反应烧结（5）理解气氛烧结（6）了解其它烧结难点：各类烧结方法的特点四、课程考核（1）作业等：作业：6次，课程论文： 0 篇；（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：平时成绩20%、期末考试成绩80%综合计算五、参考书目1、 HYPERLINK /search.aspx?category=01&key2=%25u738B%25u7426 t _blank 王琦主编，无机非金属材料工艺学， HYPERLINK /search.aspx?category=01&key3=%25u4E2D%25u

15、56FD%25u5EFA%25u6750%25u5DE5%25u4E1A%25u51FA%25u7248%25u793E t _blank 中国建材工业出版社，2005年。2、 HYPERLINK /search.aspx?category=01&key2=%25u5F20%25u632F%25u5E73 t _blank 张振平主编，水泥热工设备与测试技术， HYPERLINK /search.aspx?category=01&key3=%25u5316%25u5B66%25u5DE5%25u4E1A%25u51FA%25u7248%25u793E t _blank 化学工业出版社，2006年。3、胡道和主编，水泥工业热工设备，武汉理工大学出版社