无机材料科学基础课程教学大纲课程名称：无机材料科学基础课程名称：ScientificBasisforInorganicMaterials课程编号：082507/8/9课程类型：技术基础课学时：112适用对象：无机非金属材料工程本科先修课程：高等数学、普通物理学、无机化学、物理化学一、课程的性质、目的与任务本课程为无机非金属材料工程专业的学科基础必修课，学习无机材料的基本理论和基本知识，培养学生科学思维能力，提高分析问题和解决问题的能力，为学生奠定从事各类无机非金属材料的生产科学研究与技术开发必需的理论基础。二、课程内容第一章晶体（建议学时数：9学时）本章的学习目的和要求：理解晶系、晶胞、布拉维格子；掌握晶体中键的型式及键型的过渡；掌握决定离子晶体结构的基本因素；掌握晶格能；掌握鲍林规则；掌握氯化钠型、氯化型、闪锌矿型、萤石型（反萤石型）结构，理解纤锌矿型、金红石型、碘化镉型结构，了解刚玉型、钙钛矿型、方解石型、镁铝尖晶石结构
无机材料科学基础课程教学大纲 课程名称：无机材料科学基础 课程名称：Scientific Basis for Inorganic Materials 课程编号：082507/8/9 课程类型：技术基础课 学 时：112 适用对象：无机非金属材料工程本科 先修课程：高等数学、普通物理学、无机化学、物理化学 一、课程的性质、目的与任务 本课程为无机非金属材料工程专业的学科基础必修课，学习无 机材料的基本理论和基本知识，培养学生科学思维能力，提高分析问 题和解决问题的能力，为学生奠定从事各类无机非金属材料的生产、 科学研究与技术开发必需的理论基础。 二、课程内容 第一章 晶体（建议学时数：9 学时） 本章的学习目的和要求：理解晶系、晶胞、布拉维格子；掌握晶 体中键的型式及键型的过渡；掌握决定离子晶体结构的基本因素；掌 握晶格能；掌握鲍林规则；掌握氯化钠型、氯化铯型、闪锌矿型、萤 石型（反萤石型）结构，理解纤锌矿型、金红石型、碘化镉型结构， 了解刚玉型、钙钛矿型、方解石型、镁铝尖晶石结构
本章的重点和难点：鲍林规则；氯化钠型、氯化艳型、闪锌矿型萤石型（反萤石型）结构。难点：鲍林规则；刚玉型、钙钛矿型、方解石型、镁铝尖晶石结构。。第二章晶格缺陷（建议学时数：9学时）本章的学习目的和要求理解晶格振动掌握热缺陷的基本类型、热缺陷形成反应式的写法、热缺陷平衡浓度的计算。掌握固溶体的概念、掌握固溶体的类型及形成条件、掌握固溶体形成反应式及化学式的写法、掌握固溶体缺陷浓度的计算、掌握固溶体密度的计算方法判断固溶体类型的方法；掌握杂质缺陷的产生对热缺陷浓度的影响；掌握形成固溶体的意义。掌握非化学计量化合物的定义、掌握非化学计量化合物的类型及形成规律、掌握非化学计量化合物形成反应式的写法、缺陷浓度与氧分压的关系。掌握位错的基本类型；理解刃型位错的滑移和攀移；了解位错对晶体力学性质的影响，本章的重点和难点：重点：热缺陷的基本类型、热缺陷形成反应式的写法、热缺陷平衡浓度的计算；固溶体形成反应式及化学式的写法、固溶体缺陷浓度的计算；非化学计量化合物形成反应式的写法缺陷浓度与氧分压的关系。难点：固溶体缺陷浓度的计算；非化学计量化合物形成反应式的写法、缺陷浓度与氧分压的关系；刃型位错的滑移和攀移。第三章熔体与玻璃体（建议学时数：9学时）本章的学习目的和要求：了解液体结构比较接近晶体的事实根据、掌握液体结构近程有序理论、核前群理论。掌握Si-O键的共价
本章的重点和难点：鲍林规则；氯化钠型、氯化铯型、闪锌矿型、 萤石型（反萤石型）结构。难点：鲍林规则；刚玉型、钙钛矿型、方 解石型、镁铝尖晶石结构。 第二章 晶格缺陷（建议学时数：9 学时） 本章的学习目的和要求：理解晶格振动；掌握热缺陷的基本类型、 热缺陷形成反应式的写法、热缺陷平衡浓度的计算。掌握固溶体的概 念、掌握固溶体的类型及形成条件、掌握固溶体形成反应式及化学式 的写法、掌握固溶体缺陷浓度的计算、掌握固溶体密度的计算方法、 判断固溶体类型的方法；掌握杂质缺陷的产生对热缺陷浓度的影响； 掌握形成固溶体的意义。掌握非化学计量化合物的定义、掌握非化学 计量化合物的类型及形成规律、掌握非化学计量化合物形成反应式的 写法、缺陷浓度与氧分压的关系。掌握位错的基本类型；理解刃型位 错的滑移和攀移；了解位错对晶体力学性质的影响。 本章的重点和难点：重点：热缺陷的基本类型、热缺陷形成反应 式的写法、热缺陷平衡浓度的计算；固溶体形成反应式及化学式的写 法、固溶体缺陷浓度的计算；非化学计量化合物形成反应式的写法、 缺陷浓度与氧分压的关系。难点：固溶体缺陷浓度的计算；非化学计 量化合物形成反应式的写法、缺陷浓度与氧分压的关系；刃型位错的 滑移和攀移。 第三章 熔体与玻璃体（建议学时数：9 学时） 本章的学习目的和要求：了解液体结构比较接近晶体的事实根 据、掌握液体结构近程有序理论、核前群理论。掌握 Si-O 键的共价
模型；理解聚合物理论。掌握黏度的定义、硅酸盐熔体的黏度与温度的一般关系、化学组成对硅酸盐熔体黏度的影响、硼反常现象；理解硅酸盐熔体的表面张力与组成的关系、B2O和PbO对硅酸盐熔体表面张力的特殊影响。掌握玻璃的通性；理解玻璃的转变温度与冷却速率的关系。掌握晶子学说、无规则网络学说；掌握氧硅比对玻璃结构的影响、玻璃结构参数及相应计算、逆性玻璃概念；了解硼酸盐玻璃。掌握玻璃形成的热力学条件、动力学条件、结晶化学条件；掌握三T图的意义及制作方法本章的重点和难点：重点：Si-O键的共价模型；黏度的定义、硅酸盐熔体的黏度与温度的一般关系、化学组成对硅酸盐熔体黏度的影响；晶子学说、无规则网络学说；氧硅比对玻璃结构的影响、玻璃结构参数及相应计算；玻璃形成的热力学条件、动力学条件、结晶化学条件。难点：Si-O键的共价模型;玻璃的转变温度与冷却速率的关系第四章表面与界面（建议学时数：5学时）本章的学习自的和要求：掌握表面能、表面张力、表面力。掌握表面对键强分布的影响、掌握离子晶体的表面双电层掌握表面吸附表面活性剂对表面的改性；掌握润湿的度量、润湿的类型、表面粗糙度对润湿的影响、润湿对制品微观结构的影响。掌握附加压力、毛细现象、弯曲表面上饱和蒸气压与表面曲率半径的关系、分散度对晶体的熔点与溶解度的影响。了解小角度晶界、大角度晶界、李晶界本章的重点和难点：重点：表面对键强分布的影响、离子晶体表面双电层的形成；润湿的度量、润湿的类型、表面粗糙度对润湿的影
模型；理解聚合物理论。掌握黏度的定义、硅酸盐熔体的黏度与温度 的一般关系、化学组成对硅酸盐熔体黏度的影响、硼反常现象；理解 硅酸盐熔体的表面张力与组成的关系、B2O3和 PbO 对硅酸盐熔体表 面张力的特殊影响。掌握玻璃的通性；理解玻璃的转变温度与冷却速 率的关系。掌握晶子学说、无规则网络学说；掌握氧硅比对玻璃结构 的影响、玻璃结构参数及相应计算、逆性玻璃概念；了解硼酸盐玻璃。 掌握玻璃形成的热力学条件、动力学条件、结晶化学条件；掌握三 T 图的意义及制作方法。 本章的重点和难点：重点：Si-O 键的共价模型；黏度的定义、硅 酸盐熔体的黏度与温度的一般关系、化学组成对硅酸盐熔体黏度的影 响；晶子学说、无规则网络学说；氧硅比对玻璃结构的影响、玻璃结 构参数及相应计算；玻璃形成的热力学条件、动力学条件、结晶化学 条件。难点：Si-O 键的共价模型；玻璃的转变温度与冷却速率的关系。 第四章 表面与界面（建议学时数：5 学时） 本章的学习目的和要求：掌握表面能、表面张力、表面力。掌握 表面对键强分布的影响、掌握离子晶体的表面双电层；掌握表面吸附、 表面活性剂对表面的改性；掌握润湿的度量、润湿的类型、表面粗糙 度对润湿的影响、润湿对制品微观结构的影响。掌握附加压力、毛细 现象、弯曲表面上饱和蒸气压与表面曲率半径的关系、分散度对晶体 的熔点与溶解度的影响。了解小角度晶界、大角度晶界、孪晶界。 本章的重点和难点：重点：表面对键强分布的影响、离子晶体表 面双电层的形成；润湿的度量、润湿的类型、表面粗糙度对润湿的影
响、润湿对制品微观结构的影响；弯曲表面效应。难点：晶体表面结构；弯曲表面效应；李晶界。第五章热力学计算（建议学时数：9学时）本章的学习自的和要求：掌握热容、热效应的计算；理解摘判据掌握自由焰判据；掌握碳酸盐分解反应的热力学计算、氧化物的热力学稳定性判断；理解纯固相反应的热力学计算、有溶液参与的反应的热力学计算；了解碳与氧化物的反应。本章的重点和难点：重点：自由烩判据；氧化物的热力学稳定性判断；纯固相反应的热力学计算、有溶液参与的反应的热力学计算。难点：热容、热效应的计算；有溶液参与的反应的热力学计算；碳与氧化物的反应。第六章相平衡状态图（建议学时数：14学时）本章的学习自的和要求：掌握单元相图中多晶转变表示方法、介稳平衡；掌握SiO2单元相图。掌握简单低共熔二元相图、具有一致熔化合物的二元相图、具有不一致熔化合物的二元相图、具有低温稳定并高温固态分解的二元化合物的二元相图、具有低温固态分解并高温一致熔（或不一致熔）二元化合物的二元相图、具有多晶转变的二元相图、具有液相分层的二元相图、形成连续固溶体的二元相图、形成有限固溶体并具有低共熔点的二元相图、形成有限固溶体并具有转熔点的二元相图；掌握Al2O3-Si02二元相图。掌握三元相图组成表示方法及有关原理、掌握最简单三元低共熔相图的构成、立体图及其析晶过程分析、液面投影图、等温截面图；掌握最简单三元低共熔相图
响、润湿对制品微观结构的影响；弯曲表面效应。难点：晶体表面结 构；弯曲表面效应；孪晶界。 第五章 热力学计算（建议学时数：9 学时） 本章的学习目的和要求：掌握热容、热效应的计算；理解熵判据、 掌握自由焓判据；掌握碳酸盐分解反应的热力学计算、氧化物的热力 学稳定性判断；理解纯固相反应的热力学计算、有溶液参与的反应的 热力学计算；了解碳与氧化物的反应。 本章的重点和难点：重点：自由焓判据；氧化物的热力学稳定性 判断；纯固相反应的热力学计算、有溶液参与的反应的热力学计算。 难点：热容、热效应的计算；有溶液参与的反应的热力学计算；碳与 氧化物的反应。 第六章 相平衡状态图（建议学时数：14 学时） 本章的学习目的和要求：掌握单元相图中多晶转变表示方法、介 稳平衡；掌握 SiO2 单元相图。掌握简单低共熔二元相图、具有一致 熔化合物的二元相图、具有不一致熔化合物的二元相图、具有低温稳 定并高温固态分解的二元化合物的二元相图、具有低温固态分解并高 温一致熔（或不一致熔）二元化合物的二元相图、具有多晶转变的二 元相图、具有液相分层的二元相图、形成连续固溶体的二元相图、形 成有限固溶体并具有低共熔点的二元相图、形成有限固溶体并具有转 熔点的二元相图；掌握 Al2O3-SiO2二元相图。掌握三元相图组成表示 方法及有关原理、掌握最简单三元低共熔相图的构成、立体图及其析 晶过程分析、液面投影图、等温截面图；掌握最简单三元低共熔相图
具有一致熔二元化合物的三元相图、具有不一致熔二元化合物的三元相图、具有一致熔三元化合物的三元相图、具有不一致熔三元化合物（D=A+LID=A+B+L）的三元相图、具有低温稳定并高温固态分解的二元化合物的三元相图、具有低温固态分解并高温稳定（一致熔或不一致熔）二元化合物的三元相图、具有多晶转变的三元相图、具有液相分层的三元相图、三组分生成连续固溶体的三元相图、只有一个二元系统生成连续固溶体的三元相图；掌握CaO-Al2O3-SiO2三元相图；理解常见非平衡行为。掌握四元系统的组成表示方法及有关规则、具有四元最低共熔点的四元相图及析晶过程分析、四元系统中几类析晶情况。本章的重点和难点：重点：三元系统相图：难点：三元系统相图；四元系统相图第七章相图的热力学推导（建议学时数：5学时）本章的学习自的和要求：掌握相平衡的热力学条件；掌握自由焰组成曲线；掌握从自由-组成曲线推导连续固溶体相图、有限固溶体并具有低共熔点的二元相图、有限固溶体并具有转熔点的二元相图、固态完全不互溶并具有低共熔点的二元相图、具有双液分层相图的推导。本章的重点和难点：相平衡的热力学条件；自由焰-组成曲线；从自由焰-组成曲线推导相图。第八章扩散（建议学时数：8学时）本章的学习自的和要求：掌握扩散现象；掌握菲克第一定律、菲
具有一致熔二元化合物的三元相图、具有不一致熔二元化合物的三元 相图、具有一致熔三元化合物的三元相图、具有不一致熔三元化合物 （D=A+L\D=A+B+L）的三元相图、具有低温稳定并高温固态分解的 二元化合物的三元相图、具有低温固态分解并高温稳定（一致熔或不 一致熔）二元化合物的三元相图、具有多晶转变的三元相图、具有液 相分层的三元相图、三组分生成连续固溶体的三元相图、只有一个二 元系统生成连续固溶体的三元相图；掌握 CaO-Al2O3-SiO2三元相图； 理解常见非平衡行为。掌握四元系统的组成表示方法及有关规则、具 有四元最低共熔点的四元相图及析晶过程分析、四元系统中几类析晶 情况。 本章的重点和难点：重点：三元系统相图；难点：三元系统相图； 四元系统相图。 第七章 相图的热力学推导（建议学时数：5 学时） 本章的学习目的和要求：掌握相平衡的热力学条件；掌握自由焓 -组成曲线；掌握从自由焓-组成曲线推导连续固溶体相图、有限固溶 体并具有低共熔点的二元相图、有限固溶体并具有转熔点的二元相 图、固态完全不互溶并具有低共熔点的二元相图、具有双液分层相图 的推导。 本章的重点和难点：相平衡的热力学条件；自由焓-组成曲线； 从自由焓-组成曲线推导相图。 第八章 扩散（建议学时数：8 学时） 本章的学习目的和要求：掌握扩散现象；掌握菲克第一定律、菲