《工程陶瓷》教学大纲课程编号：B04031500课程名称：工程陶瓷英文名称：EngineeringCeramics课程性质：专业任选课学时/学分：32学时/2学分考核方式：考试选用教材：《工程结构陶瓷》，郭瑞松编著，天津大学出版社，2002先修课程：材料科学基础A，粉体工程A，无机材料物理化学后继课程：新型玻璃适用专业及层次：无机非金属材料工程，本科大纲执笔人：于寿山大纲审核人：于薛刚一、教学目标工程陶瓷是应用于各种环境中的耐磨、耐蚀、耐高温等构件的各类陶瓷材料它强调材料的力学性能。本课程系统地介绍了工程陶瓷材料的主要类型、性能特点及其应用，是无机非金属材料工程专业的一门重要选修课，对拓展本专业学生的专业知识面具有重要的作用。通过本课程的学习，使学生具备下列能力：1.能够了解工程陶瓷材料的最新的研究成就、发展动态及其应用背景和领域：2.能够熟悉工程陶瓷材料的主要类型、组成、结构、制备工艺及性能特点等基础知识：3.能够理解氧化锆相变的特点及相变增韧的机理，能够根据不同的应用环境，运用氧化锆相变增韧机理对氧化锆增韧陶瓷进行设计：4.能够掌握非氧化物陶瓷的粉末特性和制备工艺，具备依据陶瓷材料的性能需求选择合适的非氧化物陶瓷原料及制备工艺的能力：5.能够掌握工程陶瓷材料的力学性能和热学性能指标，能够根据不同的性能要求选择合适的测量方法。二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标1.工程知识：能够将数学、1-2.掌握本专业必须的材料、机1-2.了解陶瓷材料的显微自然科学、工程基础和专械、电工电子、计算机应用的基结构及性能特点，了解工1
1 《工程陶瓷》教学大纲 课程编号：B04031500 课程名称：工程陶瓷 英文名称：Engineering Ceramics 课程性质：专业任选课 学时/学分：32 学时/2 学分 考核方式：考试 选用教材：《工程结构陶瓷》，郭瑞松编著，天津大学出版社，2002 先修课程：材料科学基础 A，粉体工程 A，无机材料物理化学 后继课程：新型玻璃 适用专业及层次：无机非金属材料工程，本科 大纲执笔人：于寿山 大纲审核人：于薛刚 一、教学目标 工程陶瓷是应用于各种环境中的耐磨、耐蚀、耐高温等构件的各类陶瓷材料， 它强调材料的力学性能。本课程系统地介绍了工程陶瓷材料的主要类型、性能特 点及其应用，是无机非金属材料工程专业的一门重要选修课，对拓展本专业学生 的专业知识面具有重要的作用。通过本课程的学习，使学生具备下列能力： 1.能够了解工程陶瓷材料的最新的研究成就、发展动态及其应用背景和领域； 2.能够熟悉工程陶瓷材料的主要类型、组成、结构、制备工艺及性能特点等基础 知识； 3.能够理解氧化锆相变的特点及相变增韧的机理，能够根据不同的应用环境，运 用氧化锆相变增韧机理对氧化锆增韧陶瓷进行设计； 4.能够掌握非氧化物陶瓷的粉末特性和制备工艺，具备依据陶瓷材料的性能需求 选择合适的非氧化物陶瓷原料及制备工艺的能力； 5.能够掌握工程陶瓷材料的力学性能和热学性能指标，能够根据不同的性能要求 选择合适的测量方法。 二、课程目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 指标点 课程目标 1.工程知识：能够将数学、 自然科学、工程基础和专 1-2. 掌握本专业必须的材料、机 械、电工电子、计算机应用的基 1-2. 了解陶瓷材料的显微 结构及性能特点，了解工
业知识用于解决无机非础知识和技能：程陶瓷材料的发展历史。金属材料领域复杂工程1-3.掌握无机非金属材料工程1-3.熟悉工程陶瓷材料的问题。专业的基础知识和专业知识，具主要类型、发展动态、最新有解决复杂工程问题的基本能研究成果及应用背景。力。3-1.能够针对无机非金属材料3.设计开发解决方案：能3-1.掌握氧化锆增韧陶瓷够设计针对无机非金属应用中的实际问题，运用理论知的相变增韧机理和非氧化识和技术手段，设计解决方案：材料领域复杂工程问题物陶瓷的粉末特性。3-2.能够基于无机非金属材料的解决方案，设计满足特3-2.掌握工程陶瓷材料中的成分、组织结构、生产工艺、定需求的系统、单元（部氧化物和非氧化物陶瓷材件）或工艺流程，并能够性能的基本规律，针对无机非金料的组成、结构、制备工艺在设计环节中体现创新属材料的复杂工程问题，通过合及性能特点等基础知识，理选材，或设计/开发加工技术及意识，考虑社会、健康、理解它们之间的相互影工艺流程，满足特定需求：安全、法律、文化以及环响。境等因素。4-2.掌握不同增韧机理的4-2.能够采用科学方法对无机氧化锆增韧陶瓷在原料设4.研究：能够基于科学原非金属材料成分设计、加工成型计、工艺处理及性能上的T理并采用科学方法对无工艺中的复杂工程问题提出研差异等基础知识和非氧化机非金属材料领域复杂究思路和方法，开展研究，并制物陶瓷的粉未特性对制备工艺及陶瓷产品的性能的工程问题进行研究，包括定合理的解决方案；影响。设计实验、分析与解释数4-4.具有一定的分析、综合能1据、并通过信息综合得到力，能够根据科学实验结果及相4-4.掌握工程陶瓷材料的合理有效的结论。关数据进行综合分析，并得到合力学和热学性能指标，熟理、有效的结论。悉陶瓷材料先进的分析测试技术和方法。三、教学基本内容第一章：工程结构陶瓷概述（支撑课程目标1-2、1-3）1.陶瓷的出现与发展2.陶瓷的概念3.结构陶瓷的分类4.陶瓷典型的显微组织5.陶瓷的性能特点第二章：氧化物陶瓷（支撑课程目标1-3、3-1、3-2、4-2）2
2 业知识用于解决无机非 金属材料领域复杂工程 问题。 础知识和技能； 1-3. 掌握无机非金属材料工程 专业的基础知识和专业知识，具 有解决复杂工程问题的基本能 力。 程陶瓷材料的发展历史。 1-3. 熟悉工程陶瓷材料的 主要类型、发展动态、最新 研究成果及应用背景。 3.设计/开发解决方案：能 够设计针对无机非金属 材料领域复杂工程问题 的解决方案，设计满足特 定需求的系统、单元（部 件）或工艺流程，并能够 在设计环节中体现创新 意识，考虑社会、健康、 安全、法律、文化以及环 境等因素。 3-1. 能够针对无机非金属材料 应用中的实际问题，运用理论知 识和技术手段，设计解决方案； 3-2. 能够基于无机非金属材料 的成分、组织结构、生产工艺、 性能的基本规律，针对无机非金 属材料的复杂工程问题，通过合 理选材，或设计/开发加工技术及 工艺流程，满足特定需求； 3-1. 掌握氧化锆增韧陶瓷 的相变增韧机理和非氧化 物陶瓷的粉末特性。 3-2. 掌握工程陶瓷材料中 氧化物和非氧化物陶瓷材 料的组成、结构、制备工艺 及性能特点等基础知识， 理解它们之间的相互影 响。 4.研究：能够基于科学原 理并采用科学方法对无 机非金属材料领域复杂 工程问题进行研究，包括 设计实验、分析与解释数 据、并通过信息综合得到 合理有效的结论。 4-2. 能够采用科学方法对无机 非金属材料成分设计、加工成型 工艺中的复杂工程问题提出研 究思路和方法，开展研究，并制 定合理的解决方案； 4-4. 具有一定的分析、综合能 力，能够根据科学实验结果及相 关数据进行综合分析，并得到合 理、有效的结论。 4-2. 掌握不同增韧机理的 氧化锆增韧陶瓷在原料设 计、工艺处理及性能上的 差异等基础知识和非氧化 物陶瓷的粉末特性对制备 工艺及陶瓷产品的性能的 影响。 4-4. 掌握工程陶瓷材料的 力学和热学性能指标，熟 悉陶瓷材料先进的分析测 试技术和方法。 三、教学基本内容 第一章：工程结构陶瓷概述（支撑课程目标1-2、1-3） 1.陶瓷的出现与发展 2.陶瓷的概念 3.结构陶瓷的分类 4.陶瓷典型的显微组织 5.陶瓷的性能特点 第二章：氧化物陶瓷（支撑课程目标1-3、3-1、3-2、4-2）
1.氧化铝陶瓷1.1A1z0陶瓷的类型1.2A120陶瓷的性能及应用1.3A10,陶瓷粉体的制备1.4A120陶瓷的制备1.5A120陶瓷的加工及金属化处理1.6透明A120陶瓷2.氧化锆陶瓷2.1氧化锆的晶体结构2.2氧化锆中的相变2.3氧化锆的相变增韧机理2.4氧化锆粉体的制备2.5氧化锆增韧陶瓷2.5.1氧化锆增韧氧化铝陶瓷（ZTA）2.5.2氧化锆增韧莫来石陶瓷（ZTM）2.5.3氧化镁部分稳定氧化锆陶瓷（Mg-PSZ）2.5.4氧化钙部分稳定氧化锆陶瓷（ZrO2-Ca0）2.5.5氧化稳定四方多晶氧化锆陶瓷（Y-TZP）2.5.6氧化铺稳定四方多晶氧化锆陶瓷（Ce-TZP）2.6氧化锆陶瓷的性能及应用3.氧化镁陶瓷3.1氧化镁陶瓷的性质与用途3.2氧化镁陶瓷的制备3.3其他镁质陶瓷4.氧化铍陶瓷4.1氧化铍陶瓷的主要性能4.2氧化铍陶瓷的制备4.3氧化铍陶瓷的应用要求学生：掌握陶瓷的制备工艺流程，理解氧化锆相变的特点及相变增韧的机理，掌握氧化锆增韧陶瓷材料的机理设计原则，材料制备及陶瓷的性能特点，了解其他的氧化物陶瓷材料。3
3 1.氧化铝陶瓷 1.1 Al2O3 陶瓷的类型 1.2 Al2O3 陶瓷的性能及应用 1.3 Al2O3 陶瓷粉体的制备 1.4 Al2O3 陶瓷的制备 1.5 Al2O3 陶瓷的加工及金属化处理 1.6 透明 Al2O3 陶瓷 2.氧化锆陶瓷 2.1 氧化锆的晶体结构 2.2 氧化锆中的相变 2.3 氧化锆的相变增韧机理 2.4 氧化锆粉体的制备 2.5 氧化锆增韧陶瓷 2.5.1 氧化锆增韧氧化铝陶瓷（ZTA） 2.5.2 氧化锆增韧莫来石陶瓷（ZTM） 2.5.3 氧化镁部分稳定氧化锆陶瓷（Mg-PSZ） 2.5.4 氧化钙部分稳定氧化锆陶瓷（ZrO2-CaO） 2.5.5 氧化钇稳定四方多晶氧化锆陶瓷（Y-TZP） 2.5.6 氧化铈稳定四方多晶氧化锆陶瓷（Ce-TZP） 2.6 氧化锆陶瓷的性能及应用 3.氧化镁陶瓷 3.1 氧化镁陶瓷的性质与用途 3.2 氧化镁陶瓷的制备 3.3 其他镁质陶瓷 4.氧化铍陶瓷 4.1 氧化铍陶瓷的主要性能 4.2 氧化铍陶瓷的制备 4.3 氧化铍陶瓷的应用 要求学生：掌握陶瓷的制备工艺流程，理解氧化锆相变的特点及相变增韧 的机理，掌握氧化锆增韧陶瓷材料的机理设计原则，材料制备及陶瓷的性能特点， 了解其他的氧化物陶瓷材料
第三章：非氧化物陶瓷（支撑课程目标1-3、3-1、3-2、4-2）1.氮化硅陶瓷1.1氮化硅的性质1.2氮化硅粉末的特性要求及制备技术1.3氮化硅陶瓷的制备方法1.4氮化硅陶瓷的性能2.氮化铝陶瓷2.1氮化铝的性质2.2氮化铝粉末的制备2.3氮化铝陶瓷的制备2.4氮化铝陶瓷的应用3.氮化硼陶瓷3.1氮化硼的性质2.2氮化硼粉末的制备2.3氮化硼陶瓷的制备2.4氮化硼陶瓷的应用4.碳化硅陶瓷4.1碳化硅的性质4.2碳化硅原料的制备4.3碳化硅陶瓷的制备工艺4.4碳化硅陶瓷的应用5.碳化硼陶瓷5.1碳化硼的主要性能5.2碳化硼粉末的制备5.3碳化硼陶瓷的制备5.4碳化硼陶瓷的应用6.碳化钛陶瓷6.1碳化钛粉体的合成6.2碳化钛陶瓷的烧结6.3碳化钛陶瓷的应用4
4 第三章：非氧化物陶瓷（支撑课程目标1-3、3-1、3-2、4-2） 1.氮化硅陶瓷 1.1 氮化硅的性质 1.2 氮化硅粉末的特性要求及制备技术 1.3 氮化硅陶瓷的制备方法 1.4 氮化硅陶瓷的性能 2.氮化铝陶瓷 2.1 氮化铝的性质 2.2 氮化铝粉末的制备 2.3 氮化铝陶瓷的制备 2.4 氮化铝陶瓷的应用 3.氮化硼陶瓷 3.1 氮化硼的性质 2.2 氮化硼粉末的制备 2.3 氮化硼陶瓷的制备 2.4 氮化硼陶瓷的应用 4.碳化硅陶瓷 4.1 碳化硅的性质 4.2 碳化硅原料的制备 4.3 碳化硅陶瓷的制备工艺 4.4 碳化硅陶瓷的应用 5.碳化硼陶瓷 5.1 碳化硼的主要性能 5.2 碳化硼粉末的制备 5.3 碳化硼陶瓷的制备 5.4 碳化硼陶瓷的应用 6.碳化钛陶瓷 6.1 碳化钛粉体的合成 6.2 碳化钛陶瓷的烧结 6.3 碳化钛陶瓷的应用
要求学生：掌握非氧化物陶瓷材料的粉末特性、非氧化物陶瓷的制备工艺和陶瓷的性能特点及应用领域，能够根据工程应用要求对材料和制备工艺进行选择、设计。第四章：工程结构陶瓷的性能（支撑课程目标3-2、4-4）1.结构陶瓷材料的力学性能1.1陶瓷材料的强度1.2陶瓷材料的断裂韧性1.3陶瓷材料的弹性模量1.4陶瓷材料的硬度2.结构陶瓷材料的热学性能2.1陶瓷材料的比热容2.2陶瓷材料的导热性2.3陶瓷材料的热膨胀2.4陶瓷材料的抗热震性要求学生：掌握工程陶瓷材料的力学和热学性能指标，了解工程陶瓷材料最先进的性能测试方法和技术，能够针对具体的材料及性能要求选择恰当的表征方法。四、教学重点与难点第一章：工程结构陶瓷概述（支撑课程目标1-2、1-3）教学重点：陶瓷的概念教学难点：工程结构陶瓷种类、特点及在陶瓷中的地位第二章：氧化物陶瓷（支撑课程目标1-3、3-1、3-2、4-2）教学重点：1.氧化铝陶瓷的制备及金属化处理2.氧化锆的相变增韧机理3.氧化锆相变增韧陶瓷教学难点：1.影响氧化铝陶瓷烧结及金属化处理的因素2.氧化锆的马氏体相变属性及增韧机理3.氧化相变增韧陶瓷的设计第三章：非氧化物陶瓷（支撑课程目标1-3、3-1、3-2、4-2）教学重点：1.氮化物、碳化物的性质及粉体的制备2.氮化物、碳化物陶瓷的制备、性能及应用5
5 要求学生：掌握非氧化物陶瓷材料的粉末特性、非氧化物陶瓷的制备工艺 和陶瓷的性能特点及应用领域，能够根据工程应用要求对材料和制备工艺进行选 择、设计。 第四章：工程结构陶瓷的性能（支撑课程目标3-2、4-4） 1.结构陶瓷材料的力学性能 1.1 陶瓷材料的强度 1.2 陶瓷材料的断裂韧性 1.3 陶瓷材料的弹性模量 1.4 陶瓷材料的硬度 2.结构陶瓷材料的热学性能 2.1 陶瓷材料的比热容 2.2 陶瓷材料的导热性 2.3 陶瓷材料的热膨胀 2.4 陶瓷材料的抗热震性 要求学生：掌握工程陶瓷材料的力学和热学性能指标，了解工程陶瓷材料 最先进的性能测试方法和技术，能够针对具体的材料及性能要求选择恰当的表征 方法。 四、教学重点与难点 第一章：工程结构陶瓷概述（支撑课程目标1-2、1-3） 教学重点：陶瓷的概念 教学难点：工程结构陶瓷种类、特点及在陶瓷中的地位 第二章：氧化物陶瓷（支撑课程目标1-3、3-1、3-2、4-2） 教学重点：1.氧化铝陶瓷的制备及金属化处理 2.氧化锆的相变增韧机理 3.氧化锆相变增韧陶瓷 教学难点：1.影响氧化铝陶瓷烧结及金属化处理的因素 2.氧化锆的马氏体相变属性及增韧机理 3.氧化锆相变增韧陶瓷的设计 第三章：非氧化物陶瓷（支撑课程目标1-3、3-1、3-2、4-2） 教学重点：1.氮化物、碳化物的性质及粉体的制备 2.氮化物、碳化物陶瓷的制备、性能及应用