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无机材料科学基础无机材料科学基础教学大纲教学大纲一、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第一章 结晶学基础结晶学基础【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】第二章第二章 晶体结构与晶体中的缺陷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、结构和性能特学时分配节号内容学时 讲授讨论习题实验 1-1结晶学基本知识22 1-2晶体化学基本原理22 合计44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】第三章第三章 熔体和玻璃体熔体和玻璃体【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】第四章第四章 表面与界面表面与界面【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。学时分配节号内容学时 讲授讨论习题实验 2-1典型结构类型33 2-2硅酸盐晶体结构532 2-3晶体结构缺陷871 合计161312学时分配节号内容学时 讲授讨论习题实验 3-1熔体的粘度11 3-2熔体的性质112 3-3玻璃的通性0.50.5 3-4玻璃的形成3.51.52 3-5玻璃的结构11 3-6常见玻璃结构类型11 合计862【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】第五章第五章 相平衡相平衡【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】第六章第六章 扩散与固相反应扩散与固相反应学时分配节号内容学时 讲授讨论习题实验 4-1固体的表面11 4-2界面行为11 4-3晶界11 4-4粘土-水系统胶体化学532 合计862学时分配节号内容学时 讲授讨论习题实验 5-1系统相图平衡特点33 5-2单元系统 5-3二元系统532 5-4三元系统871 合计161312【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】第七章第七章 相变相变【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】学时分配节号内容学时 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11 6-4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第八章第八章 烧结烧结【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,二次再结晶 【更新、补充及自学内容】补充:透明 Al2O3烧结要点 自学:特种烧结原理 【教学方法及手段】多媒体课件展示图、表 【课时分配】学时分配节号内容学时 讲授讨论习题实验 7-1相变的分类22 7-2液-固相变过程热力学1.51.5 7-3液-固相变过程动力学3.51.52 7-4液-液相变过程11 合计862学时分配节号内容学时 讲授讨论习题实验 8-1概述0.50.5 8-2固态烧结22 8-3液相参与的烧结22 8-4晶粒生长与二次再结晶1.51.5 8-5影响烧结的因素111 合计871
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