內科大無機材料科學基礎教學大綱

無機材料科學基礎課程教學大綱英文名稱：FundamentalsofInorganicMaterialsScience課程編號：611420300學時數：80其中講授學時數：80

實驗學時數：0

上機學時數：0

實踐學時數：0

課外學時數：0學分數：5適用專業：無機非金屬材料工程一、課程的性質、目的和任務無機材料科學基礎是無機非金屬材料工程專業的主干課程，是在學生具備了必要的無機化學、有機化學、大學物理學及物理化學等基礎知識之后，開設的專業基礎理論課程。通過本課程的學習，使學生掌握無機非金屬材料的基本物理化學原理，掌握無機材料的組成、結構與性能之間的相互關系，掌握制備過程中的各種物理化學過程的變化和規律，為無機非金屬材料工藝學、無機材料物理性能、材料測試研究方法等后續的專業課程打下堅實的理論基礎。二、課程教學內容的基本要求、重點和難點了解材料的化學組成－結構－性能之間的相互關系及其規律性;

理解理想晶體和實際晶體的結構，能夠應用晶體結構模型分析無機材料的結構與組成和性能的關系;

掌握熔體與非晶態固體以及材料表面和界面等與材料性能相關的知識;

掌握材料的熱力學平衡（相平衡）過程;

掌握材料的擴散、相變、固相反應以及燒結等動力學過程;

了解無機材料的環境效應。初步具備應用基本原理分析、解決問題的能力。第1章

無機材料概論1.1

無機材料的分類了解無機材料的種類。1.2

無機材料的特點了解無機材料的特點。1.3

無機材料組成、結構、性能、工藝及其與環境的關系理解組成、結構、性能、工藝及其與環境的關系。1.4

無機材料的選用原則理解無機材料的選用原則。1.5

無機材料的地位與作用了解無機材料的地位和作用。1.6

無機材料的研究與發展了解無機材料研究現狀和發展趨勢。第2章

晶體結構掌握結晶學的基本知識和晶體化學的基本原理，構建描述晶體中質點空間排列的理論基礎，掌握具有代表性的無機單質、化合物和硅酸鹽的典型晶體結構。重點：（1）晶體化學基本原理；（2）具有代表性的無機化合物和硅酸鹽的典型晶體結構。難點：無機化合物和硅酸鹽的晶體結構2.1

結晶學基礎掌握空間點陣、晶面指數和晶向指數等基本概念。2.2

晶體化學基本原理了解晶體中質點間的結合力及結合能的性質、計算方法，掌握最緊密堆積原理，理解化學組成和晶體結構的關系，了解同質多晶和類質同晶現象。2.3

無機化合物晶體結構掌握具有代表性的無機化合物的典型晶體結構。2.5

硅酸鹽晶體結構理解硅酸鹽的晶體結構。第3章

晶體結構缺陷了解晶體結構缺陷的基本類型和產生原因，掌握點缺陷表示方法、缺陷反應方程式、缺陷濃度計算方法，了解缺陷在外力作用下的運動，掌握固溶體的分類、作用及研究方法，掌握負離子空位型、正離子空位型等非計量化合物，了解線缺陷和面缺陷的基本知識。重點：（1）點缺陷的表示方法、缺陷反應方程；（2）固溶體和非化學計量化合物難點：缺陷反應方程式3.1

晶體結構缺陷的類型了解缺陷的基本類型及產生的原因。3.2

點缺陷熟練掌握點缺陷表示方法、缺陷反應方程式、缺陷濃度計算方法，了解缺陷在外力作用下的運動。3.3

固溶體了解固溶體的分類、掌握置換式固溶體、間隙式固溶體的形成條件，掌握固溶體對晶體性質的影響，了解固溶體的研究方法。3.4

非化學計量化合物掌握負離子空位型、正離子空位型等非計量化合物。第4章

非晶態結構與性質了解熔體的結構和性質，掌握玻璃的通性、轉變、形成條件，理解玻璃的結構學說，了解典型玻璃的類型。重點：（1）玻璃的通性、轉變、形成條件；（2）玻璃的結構學說。難點：玻璃的結構學說4.1

熔體的結構了解熔體的結構。4.2

熔體的性質了解熔體的基本性質。4.3

玻璃的形成掌握玻璃的通性、轉變、形成條件。4.4

玻璃的結構理解玻璃的結構學說。4.5

典型玻璃類型了解典型玻璃的類型。第5章

固體表面與界面了解固體的表面和界面及其結構，掌握界面行為，理解粘土-水系統的性質。重點：固體的各種界面行為。難點：固體的各種界面行為。5.1

固體的表面及其結構了解固體的表面及其結構。5.2

固體界面及其結構了解固體的界面及其結構。5.3

界面行為掌握固體的各種界面行為。5.4

黏土-水系統性質理解粘土-水系統的性質。第6章

相平衡和相圖了解相平衡的基本概念及研究方法，掌握單元、多元系統相圖的基本原理及應用，掌握典型的無機材料專業相圖。重點：單元、多元體系相圖的基本原理及應用。難點：三元體系相圖原理、分析及應用6.1

相平衡及其研究方法了解相平衡的基本知識及研究方法。6.2

單元系統掌握單元相圖的特點。6.3

二元系統掌握二元相圖的基本類型和典型的無機材料二元相圖的特點。6.4

三元系統掌握三元相圖的表示方法和基本類型。6.5

硅酸鹽體系相圖掌握典型的硅酸鹽體系相圖。第7章

固體中的擴散掌握菲克定律，了解擴散的微觀機構及擴散系數，了解影響擴散的因素。重點：擴散的宏觀規律及動力學—菲克定律。難點：多元系統中的擴散。7.1

擴散動力學方程—菲克定律熟練掌握菲克定律。7.2菲克定律的應用舉例了解穩態擴散、非穩態擴散的應用。7.3固體擴散機構與擴散系數了解固體材料的擴散機構與擴散系數。7.4多元系統的擴散理解多元系統的擴散現象。7.5影響擴散系數的因素了解影響擴散系數的因素。第8章

固相反應了解固相反應的分類及特征，掌握固相反應的機理及動力學，理解影響固相反應速率的因素。重點：固相反應機理及動力學。難點：固相反應機理及動力學8.1

固相反應的分類與特征了解固相反應的分類及特征。8.2

固相反應機理掌握固相反應的機理。8.3

固相反應動力學掌握固相反應動力學。8.4

影響固相反應的因素理解影響固相反應的因素。第9章

相變過程掌握相變過程的基本規律，了解相變的分類和條件。重點：（1）液-固相變的成核、生長機理；（2）液-液相變的調幅分解機理。難點：液-液相變的調幅分解機理9.1

相變的分類與條件了解相變的分類和條件。9.2

液-固相變——成核-生長機理掌握液-固相變的成核、生長機理。9.3

液-液相變——調幅分解機理掌握液-液相變的調幅分解機理第10章

燒結過程掌握粉末成形體燒結過程的現象和機理，了解燒結過程動力學及影響燒結的因素。重點：燒結過程的現象和機理。難點：固相燒結過程動力學。10.1

燒結概述了解燒結理論的研究進展及發展現狀，了解燒結的基本類型。10.2

燒結過程及機理掌握燒結過程、推動力與機理。10.3

固相燒結理解固相燒結過程的動力學。10.4

再結晶和晶粒長大理解再結晶和晶粒長大的基本概念。10.5

液相燒結理解液相燒結的特點、機理及動力學關系式。10.6

影響燒結的因素理解影響燒結過程的因素。第11章

無機材料的環境效應了解無機材料的腐蝕、疲勞、再生與利用等環境效應。重點：無機材料的腐蝕難點：疲勞裂紋擴展的動力學行為和特征、高溫蠕變11.1

無機材料的腐蝕了解腐蝕產生的原因、腐蝕對材料性能的影響。11.2

無機材料的疲勞了解疲勞的基本概念、疲勞裂紋擴展的動力學行為和特征、高溫蠕變。11.3

無機材料的再生與利用了解無機材料的再生與利用。三、教學方式及學時分配

序號主要內容主要教學方式學時分配輔導答疑比例01第1章

無機材料概論講授2

02第2章

晶體結構講授142:103第3章

晶體結構缺陷講授62:104第4章

非晶態結構與性質講授62:105第5章

固體表面與界面講授122:106第6章

相平衡和相圖講授182:107第7章

固體中的擴散講授62:108第8章

固相反應講授62:109第9章

相變過程講授52:110第10章

燒結過程講授52:111第11章

無機材料的環境效應自學00四、其它教學環節的要求學生上課時應做好課堂筆記，

學生應獨立完成