华北理工材料化学导论教学大纲

材料化学导论课程教学大纲课程名称：材料化学导论

课程编号：H10302

英文名称：IntroductiontoMaterialsChemistry

课程属性：必修课

学

时：48

学

分：3

先修课程：无机化学，有机化学，结构化学，无机材料科学基础，晶体学

适用专业：材料化学本科

一、课程简介本课程为材料化学专业的学科基础必修课，使学生掌握材料结构的基本理论，材料的制备、材料的结构和性能之间的关系，了解新型材料及应用，掌握影响材料性能的主要因素，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，为学生奠定从事新材料、新结构和新功能各类材料的生产、科学研究与技术开发必需的理论基础。二、课程内容及学时分配

教

学

环

节

课

时

安

排讲课习题课讨论课实验课上机其它合计46

2

48

第一单元：绪论（建议学时数：2学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：本单元主要介绍材料化学的概念；材料科学的分类和特点；当前材料科学的研究热点；材料化学的研究对象和主要内容。对该门课程做整体的介绍。2.能力培养：培养学生了解和认识材料化学，增强对该门课程乃至该专业的兴趣。3.教学方法：采用设问式、启发式和课堂讨论式等多元化教学方法。【重点】材料化学的概念；材料科学的分类和特点；材料化学的研究对象和主要内容。【难点】材料化学的主要研究内容；当前研究的热点。第二单元：无机材料的结构与性能（建议学时数：8学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：本单元主要介绍晶体与非晶体；晶体的结构与性能，非晶态材料的结构与性能，纯金属的晶体结构，合金的结构与性能，陶瓷材料的晶体结构。要求掌握晶体结构的基本知识（空间点阵，晶胞，晶系，晶体的宏观对称性）；非晶态材料的几何特征和性能；典型的金属晶体结构（晶格常数，晶胞中原子数，配位数等），同素异构现象；合金的概念，固溶体类型，影响置换固溶体的因素，固溶体的结构特点，性能，金属化合物（中间相）的结构和类型，特性和作用；离子晶体的结构规则，典型离子键结合晶体结构，典型共价键结合晶体结构。2.能力培养：培养学生掌握晶体结构的基础理论，为学生奠定从事新材料、新结构和新功能的基础，培养学生从事各类材料的生产、科学研究与技术研究的能力。3.教学方法：采用图形、启发式和课堂讨论式等多元化教学方法。【重点】晶体学的基础知识，固溶体类型，影响置换固溶体的因素，金属化合物（中间相）的结构和类型，特性和作用，典型离子键结合，或共价键结合晶体结构。【难点】晶体学的基础知识，影响置换固溶体的因素，金属化合物的结构和类型，特性和作用。第三单元材料的制备（建议学时数：8学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：本单元主要介绍基于液-固相、气-固相、和固-固相转变材料的制备方法。要求掌握从溶液和熔体出发制备单晶和非晶材料；掌握固相反应法制备晶体的一般原理，影响反应速率的因素，自蔓延高温合成技术；掌握物理气相沉积和化学气相沉积法的优点及类型。2.能力培养：掌握材料制备的基础理论和技术，为学生奠定从事新材料、新结构和新功能的基础，培养学生从事各类材料的生产、科学研究与技术研究的能力。3.教学方法：采用设问式、启发式和课堂讨论式等多元化教学方法。【重点】单晶体的生长；化学沉淀法和溶胶-凝胶工艺；影响固相反应速率的因素；非晶态材料的制备原理及制备方法；化学气相沉积。【难点】单晶体的生长；溶胶-凝胶工艺；影响固相反应速率的因素。第四单元新型金属材料（建议学时数：7学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：本单元主要介绍超高强度钢、超耐热合金、超低温合金、超塑性合金、储氢合金、形状记忆合金及非晶态金属材料。要求掌握合金元素在超高强度钢中的作用；超耐热合金分类，提高超耐热合金性能的途径；超低温合金性能要求；实用的超塑性合金类型、特征、应用；形状记忆效应机理，形状记忆合金的类型和应用；储氢原理，储氢合金的开发，种类和应用；非晶态金属材料的基本特征，性能及用途。2.能力培养：培养学生掌握新型金属材料的基础理论，为学生奠定从事新材料、新结构和新功能的基础，培养学生从事各类材料的生产、科学研究与技术研究的能力。3.教学方法：采用设问式、启发式和课堂讨论式等多元化教学方法。【重点】合金元素在超高强度钢中的作用；提高超耐热合金性能的途径；超低温合金性能要求；超塑性合金的特征；形状记忆合金的机理；储氢原理；非晶态金属材料的基本特征及性能。【难点】合金元素在超高强度钢中的作用；提高超耐热合金性能的途径；超塑性合金的特征；形状记忆合金的机理；非晶态金属材料的基本特征及性能。第五单元新型无机非金属材料（建议学时数：7学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：本单元主要介绍特种陶瓷，超导材料，半导体材料。要求掌握特种陶瓷的特点，分类，制造工艺（粉体的制备，成型技术，烧结方法），典型的高温结构陶瓷（氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷）的制备及应用；功能陶瓷（电介质陶瓷，敏感陶瓷）的分类及应用；超导材料的特性及分类；半导体材料种类，应用。2.能力培养：培养学生掌握新型无机非金属材料的基础理论。熟悉新型无机非金属材料的应用，为学生奠定从事新材料、新结构和新功能的基础，培养学生从事各类材料的生产、科学研究与技术研究的能力。3.教学方法：采用设问式、启发式和课堂讨论式等多元化教学方法。【重点】特种陶瓷的特点、分类、制造工艺；典型的高温结构陶瓷的制备及应用；功能陶瓷的分类及应用；超导体的特性。【难点】特种陶瓷的制造工艺；功能陶瓷的性能及应用；超导体的特性。第六单元新型高分子材料（建议学时数：6学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：本单元主要介绍聚合物的结构与特征，聚合物的物理性能，高分子材料的特性和应用，典型的功能型新型高分子材料。要求掌握高分子链的结构，物理性能（力学、电学、溶解、化学稳定性）；高聚物的分类，功能高分子材料的分类及特点；离子交换树脂和高吸水树脂的结构特点及功能。2.能力培养：培养学生掌握新型高分子材料的基础理论，为学生奠定从事新材料、新结构和新功能的基础，培养学生从事各类材料的生产、科学研究与技术研究的能力。3.教学方法：采用设问式、启发式和课堂讨论式等多元化教学方法。【重点】高分子链的结构特点；聚合物的物理性能及其影响因素；离子交换树脂和高吸水树脂的结构特点及功能。【难点】高分子链的结构特点；聚合物的物理性能及其影响因素；离子交换树脂和高吸水树脂的结构特点及功能。第七单元高性能复合材料（建议学时数：5学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：本单元主要介绍复合材料的基本概念，复合方法，聚合物基复合材料，金属基复合材料，陶瓷基复合材料。要求掌握复合材料的概念，特点，结构与分类；复合材料复合原则与复合方法；聚合物基复合材料分类和特点，热固性与热塑性基体的性能，填料的分类，性能，制备工艺及应用；金属基复合材料的定义，分类，基体和增强体，制备工艺；陶瓷基复合材料的制备工艺，增韧机理。2.能力培养：培养学生掌握复合材料的基础理论，培养学生从事各类材料的生产、科学研究与技术研究的能力。3.教学方法：采用设问式、启发式和课堂讨论式等多元化教学方法。【重点】复合材料的特点与分类;

聚合物基复合材料的性能及应用；金属基复合材料制备工艺；陶瓷基复合材料的制备工艺及增韧机理。【难点】复合材料的复合方法；复合材料的制备工艺、性能及应用。第八单元纳米材料（建议学时数：3学时）【学习目的和要求】1.知识掌握：本单元主要介绍纳米材料定义，特性、分类、特点及纳米材料的制备。要求掌握纳米材料的定义和分类；纳米效应和纳米的特殊性质；纳米材料的制备方法。2.能力培养：培养学生掌握纳米材料的基础理论，培养学生从事纳米材料的生产、科学研究与技术研究的能力。3.教学方法：采用设问式、启发式和课堂讨论式等多元化教学方法。【重点】纳米材料的分类，纳米效应，纳米的特殊性质；纳米材料的制备方法【难点】纳米效应，纳米的特殊性质；纳米材料的制备方法三、考核方式及要求【考核方式】闭卷考试，期末考试成绩占总成绩的70~80%，平时成绩占总成绩的20~30%，平时成绩根据出勤、作业、质疑、课堂讨论等情况给出。【基本要求】1.了解材料化学的发展状况和前沿信息；2.熟悉材料结构和制备的的基本知识和理论；3.掌握新型金属、无机非金属、高分子材料、复合材料及纳米材料的性质与基本工艺，具有综合运用各门学科知识从事材料生产组织管理及新型材料研究开发的初步能力。4.本课程所需的现场观察、了解等实践性教学内容，在专业实习教学环节中安排完成。四、教材及参考书1.

W.F.Smith,J.Hashemi.Foundationsofmaterialsscienceandengineering.机械工业出版社，2006，北京2.

M.T.Weller.Inorganicmaterialschemistry.Oxfordsciencepublications.2006.NewYork3.

曾兆华，杨建文.材料化学.化学工业出版社,2008.44.

谢希文，过梅丽.材料科学基础.北京航空航天大学出版社,2005.95.

郑子樵.材料科学基础.中南大学出版社,2005.56.

顾宜.材料科学与工程基础.化学工业出版社,2002.47.

周志华，金安定等.材料化学.化学工业出版社,2006.18.

李奇.材料化学.高等教育出版社,2001.89.

杨兴钰，材料化学导论，湖北科学技术出版社，200310.

冯端，师昌绪，刘治国，材料科学导论，化学工业出版社，200