西安建筑科学大学 “材料科学基础”课程教学大纲 英文名称: Foundation of Material science 课程编号:205203 课程类型:学科基础课程 学时:72学时学分:4.5 适应对象:材料科学与工程专业本科生 先修课程:《高等数学》、《大学物理》、《普通化学》、《物理化学》 建议教材参考书: 《无机非金属材料科学基础》马爱琼、任耘等主编冶金工业出版社2010 《无机材料科学基础》宋晓岚,黄学辉主编,化学工业出版社,2005 《无机材料科学基础》陆佩文主编武汉理工大学出版社2003 《材料科学基础》石德珂主编北京机械工业出版社198 《硅酸盐物理化学》陆佩文主编南京东南大学出版社1991 《无机材料物理化学》叶瑞伦主编北京中国建筑工业出版社1987 、课程性质、目的和任务 1.课程性质 本课程是材料科学与工程专业的一门学科基础课。其内容可视为是介于基础科 学和专业技术科学之间的一门独立学科 2.课程的目的和任务 着重讲述无机材料包括新型无机功能和结构材料以及传统硅酸盐材料(玻璃,水 泥,陶瓷)所需的基础理论,探讨该领域中物质的组成,结构和性质及其相互关 系和物理化学过程的变化规律。为学生学习无机材料工艺原理,混凝土工艺学, 胶凝材料学和功能陶瓷材料等后继课程,以及将来从事材料硏究开发和材料生产 等科学技术工作打下必要的理论基础 、教学内容及基本要求
第一章结晶学基础 内容: 晶体的基本概念与性质;晶体的宏观对称性;布拉维点阵与晶胞;点阵几何元素 的表示办法。 基本要求: 了解掌握晶体的概念与性质、晶体的宏观对称性、空间点阵与晶胞的概念、晶系 的划分、十四种布拉维点阵、晶向指数与晶面指数。 重点 晶体的基本性质、晶体的宏观对称性、晶族、晶系的划分;十四种布拉维点阵、 晶胞的概念、晶向指数与晶面指数。 难点: 十四种布拉维点阵、晶向指数与晶面指数。 第二章晶体结构 内容 晶体化学基本原理、单质晶体结构、典型无机化合物晶体结构类型、硅酸盐晶体 结构 基本要求 了解掌握原子半径与离子半径的概念、球体紧密堆积原理、配位数与配位多面体 鲍林规则、典型金属的晶体结构、典型离子晶体结构、硅酸盐晶体结构。 重点 球体紧密堆积原理、鲍林规则、典型金属的晶体结构、典型无机物的晶体结构。 难点 球体紧密堆积原理、鲍林规则的运用 第三章晶体缺陷 内容:
点缺陷类型;缺陷化学反应表示法;热缺陷浓度的计算;点缺陷的化学平衡; 置换型固溶体;间隙型固溶体;非化学计量化合物;位错;面缺陷 基本要求: 掌握弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷的概念、缺陷化学反应方程的写法、固溶体的概 念及种类、非化学计量化合物的产生及分类,位错的类型、面缺陷的种类 重点: 弗仑克尔缺陷与肖特基缺陷概念、热缺陷浓度的计算、各种类型的缺陷反应、置 换型固溶体 难点: 热缺陷浓度计算、缺陷反应方程的写法、影响置换型固溶体固溶度的因素、位错。 第四章熔融体与玻璃体的结构与性质 内容 聚合物理论;熔体的性质;玻璃的通性;玻璃的结构学说、常见玻璃的类型。 基本要求 掌握聚合物理论、熔体的性质、玻璃的四点通性 重点: 聚合物理论、熔体的性质、玻璃的通性。 难点: 聚合物理论、熔体的性质 第五章固体的表面与界面 内容 固体的表面及其结构;弯曲表面效应;润湿与粘附;多晶体的组织,粘土-水 系统的胶体化学 基本要求 掌握表面与界面的概念;了解表面力场、晶体表面结构及固体的表面能:掌握弯 曲表面效应、润湿与粘附,多晶体的组织,了解粘土-水系统胶体化学
重点: 弯曲表面效应、润湿与粘附、多晶体的组织。 难点: 弯曲表面效应、润湿与粘附、多晶体的组织。 第六章材料系统中的相平衡 内容 单元系统相图;二元系统相图及其类型;三元系统相图及其类型;三元系统相图 应用举例。 基本要求: 了解具有同质多晶转变的单元系统相图;掌握具有一个低共熔点的二元系统相图 及生成化合物的二元系统相图;掌握三元系统相图中组分的表示方法、杠杆规则、 判读三元相图的方法;掌握并会分析常见的三元相图。 重点 杠杆规则、判读三元相图的方法、三元系统相图的分析。 难点: 具体分析复杂的三元系统相图。 材料中的扩散 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、微观机构和扩 散系数;固体材料中的扩散及影响扩散的因素 基木要求 了解晶体中扩散的基本特点,掌握菲克第一定律及菲克第二定律、扩散系数以及 影响扩散的因素; 重点 扩散的微观机构、扩散系数、影响扩散的因素 难点:
扩散的微观机构、扩散系数。 第八章材料中的固相反应 内容: 固相反应特征;固相反应机理;固相反应的动力学方程;影响固相反应的因素; 热力学在凝聚体系中应用的特点;热力学应用计算方法;热力学应用实例。 基本要求 了解固相反应的特点、固相反应机理、了解固相反应的一般动力学关系,掌握扬 德尔方程、金斯特林格方程及影响固相反应的因素;掌握热力学应用计算方法。 重点: 扬德尔方程、金斯特林格方程及影响固相反应的因素;φ函数法,热力学应用 举例。 难点: 扬德尔方程与金斯特林格方程;φ函数法的运用 第九章材料中的相变 内容: 相变的分类;液一固相变的热力学条件;晶核的形成;晶核的生长。 基本要求 了解相变的分类,掌握相变的热力学条件、过冷现象;了解结晶的一般过程,掌 握均匀形核、形核率;了解晶核的形成,掌握影响相变的因素。 重点 相变的热力学条件,过冷现象、均匀形核。 难点: 相变的热力学条件,均匀形核 第十章材料的烧结 内容
烧结定义及与烧结有关的一些概念;烧结过程推动力、烧结模型;蒸发一凝聚 传质机理;扩散传质;液相参与的烧结;晶粒生长与二次再结晶;影响烧结的因 素 基本要求 掌握烧结概念、烧结过程推动力,了解与烧结有关的一些概念、烧结模型,掌握 固态烧结、液相烧结传质机理及影响烧结的因素;掌握晶粒生长与二次再结晶 重点 烧结过程推动力、烧结过程传质机理、晶粒生长与二次再结晶、影响烧结的因素 难点: 烧结过程传质机理及烧结动力学。 、课程教学基本要求 1.授课形式: 本课程为重要的学科基础课,因此,在授课方面,以课堂讲授为主;同时,为活 跃课堂气氛,增进师生间的互动,安排一定的课堂讨论。 2.作业: 在每一章节讲授结束以后,均布置一定量的习题,作业面覆盖所讲内容的重点与 难点,以便于学生巩固所讲内容 考核方式 本课程为考试课程,考试采用闭卷考试,其中闭卷考试成绩占总成绩的70% 考勤、作业、试验占总成绩的30%。 四、实践教学环节: 在本课程教学中,为了让学生更好的掌握所学理论知识,同时,为进一步培养学 生的动 手能力,加深对理论知识的理解,特安排有以下实验: 实验名称学时 性质 主要目的 1晶体模型观察2演示性实验使学生加深对晶体结构的理解 2表面张力测定2演示性实验增进学生对表面张力定义的理解
2-电位测定2演示性实验加深学生对zeta电位的理解,了 3粘土水系统 解z-电位的测定步骤 4烧结机理研究4综合性实验增进学生对不同烧结方法烧结机理 的理解 五、学时分配 章讲课 实验 习题 合计 3456789 46646 10 48460 2 合计 六、教学内容更新说明 本课程为材料科学专业基础课,随着材料科学研究的日益深入,在教学内容上应 及时跟上材料科学的发展步伐。 制定者:马爱琼,任耘 审定者:张颖校对者:武志红批准者:肖国庆 制定日期:2012-6-10
