中南大学无机材料科学基础宋晓岚主讲视频教程

十方俱滅

课程名称: 中南大学无机材料科学基础宋晓岚主讲视频教程+课件讲义 国家级精品课程

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课程简介:   

《无机材料科学基础》为无机非金属材料工程专业及材料类相关专业的主干课程和核心学科基础课程，也是材料学、矿物材料及相关学科硕士研究生入学考试课程。《无机材料科学基础》是从材料领域中各种无机材料生产工艺技术及生产实践中提炼出来的共性规律而形成的一门课程，是材料科学与技术的重要理论基础。该课程将物理化学、结晶化学、晶体化学、熔体化学、表面与界面化学、材料热力学和材料动力学等基础科学理论，具体应用到无机材料的制备工艺和性能研究中，用理论来阐明无机材料材料组成－结构－性质－应用四者之间的相互关系及其在生产制备过程中物理化学变化的基本规律和基本原理，阐述如何应用基础理论来解决生产实际问题，为生产、研究和开发新材料提供理论依据。

通过本课程学习，掌握无机材料组成、结构与性能的关系；了解相平衡的有关知识和温度、压力、浓度等外界条件对相平衡的影响，掌握分析相图的基本方法和步骤以及无机材料专业相图以及在生产中的应用；掌握无机材料生产制备高温过程中物理化学变化的机理、速度以及影响因素。在本课程学习过程中，能用理论来分析无机材料形成过程的本质，掌握应用理论来解决生产实际问题的方法，从而为今后从事无机材料生产和新材料研究、开发提供坚实的理论基础，培养分析解决实际问题和独立思考的能力，使解决复杂工程问题能力和科学研究能力得到训练和提高。

中南大学《无机材料科学基础》是国家精品课程和国家级精品资源共享课，已建成以正副教授为主、整体结构合理、教学能力强的课程教学团队，并主编出版了《无机材料科学基础》“十一五”国家级规划教材，目前《无机材料科学基础》（第二版）已出版，同时主编出版了配套教学辅助教材《无机材料科学基础辅导与习题集》。整体而言，本课程教学水平高，教学资源丰富，与同行高校同类课程相比具有明显的优势和引领作用。

授课老师：  

宋晓岚 教授、博导

课程目录：  

01
晶体结构（14学时）
从微观层次出发，掌握晶体化学基本原理，理解离子半径、球体紧密堆积、配位数、离子极化和鲍林规则对研究晶体结构及性质的意义，奠定描述晶体中质点空间排列的理论基础；通过学习有代表性的无机单质、化合物和硅酸盐晶体结构，以掌握与无机材料有关的各种典型晶体结构类型，建立理想无机晶体中质点空间排列的立体图像，进一步理解晶体的组成－结构－性质－应用之间的相互关系及其制约规律，为认识和了解实际材料结构以及材料设计、开发和应用构建必要的科学基础。
课时
1.1 晶体化学基本原理（6学时）
1.2 无机化合物晶体结构及鲍林规则（4学时）
1.3 硅酸盐晶体结构（4学时）
02
晶体结构缺陷（6学时）
掌握晶体中点缺陷分类、缺陷符号和反应平衡、热缺陷浓度计算，明确固溶体、非化学计量化合物的分类和形成条件，了解位错、面缺陷基本类型等相关内容。在从微观层次上理解实际晶体中缺陷的类型和各种缺陷产生的原因，了解缺陷的产生、复合、运动以及缺陷的控制与利用，建立缺陷与材料性质和材料加工之间的相互联系，为最终利用或控制缺陷对材料实施改性奠定科学基础。
课时
2.1 点缺陷（4学时）
2.2 线缺陷（1学时）
2.3 面缺陷（1学时）
03
非晶态结构与性质（6学时）
掌握熔体的结构和性质，了解粘度、表面张力的概念及影响因素；明确玻璃的通性、玻璃形成动力学条件和结晶化学条件；理解玻璃结构理论和玻璃结构参数计算等内容。这些基本知识对控制无机材料的制造过程和改善无机材料性能具有重要的意义。
课时
3.1 熔体的结构（1学时）
3.2 熔体的性质（2学时）
3.3 玻璃的形成（2学时）
3.4 玻璃的结构理论（1学时）
04
固体表面与界面（8学时）
掌握无机固体的表面结构、表面能与表面张力以及界面行为，如润湿与黏附等知识，掌握黏土－水系统中黏土胶粒带电与水化等一系列由于黏土粒子表面效应而引起的胶体化学性质，如泥浆的稳定性、流动性、触变性和泥团的可塑性等。为了解和运用表面科学知识解决无机材料相关科学与工程问题奠定基本的、必要的理论基础。
课时
4.1 固体表面结构（3学时）
4.2 液体在固体表面的行为（1学时）
4.3 粘土－水系统（4学时）
05
相平衡和相图（14学时）
掌握相图的基本原理以及单元、二元、三元相图的基本类型和分析方法，结合实际了解相图在材料的研究和生产实际中的具体应用，明确不同组元无机材料专业相图及其在无机材料组成设计、工艺方法选择、矿物组成控制及性能预测等方面的具体应用等理论与实践知识。
课时
5.1 相图在材料学科中的应用（1学时）
5.2 单元系统（2学时）
5.3 二元系统（4学时）
5.4 三元系统（7学时）
06
固体中的扩散（3学时）
晶体中原子（离子）的扩散是固体传质和反应等过程的基础。通过本章学习，掌握固态扩散的宏观规律及其动力学、扩散的微观机构及扩散系数。明确描述扩散现象的宏观规律——菲克第一、第二定律，了解扩散物质的浓度分布与距离、时间的关系；理解扩散微观机制，即扩散过程中原子迁移的方式；掌握扩散系数的概念和测定方法。根据宏观－微观－宏观的渐进循环，认识扩散现象及本质，总结出影响扩散的微观和宏观因素，最终达到对基本动力学过程——固体扩散的控制与有效利用。
课时
6.1 固体扩散定律（1学时）
6.2 质点扩散机制（1学时）
6.3 扩散系数及其测定（1学时）
07
固相反应（3学时）
以质点扩散规律为基础，掌握固相反应的机理、扩散动力学关系——杨德尔与金斯特林格方程的推导及其适用的范围，了解影响固相反应的因素。
课时
7.1 固相界面的质能传递（1学时）
7.2 反应动力学与过程强化（1学时）
7.3 杨德模型与金斯特林格模型（1学时）
08
相变过程（3学时）
掌握液固相变的热力学条件和动力学过程、液液相变动力学和材料性能关系。通过对相变过程基本规律的学习、研究和掌握，有助于合理、科学地优化材料制备的工艺过程，对于材料性能进行能动地设计和剪裁具有重要意义。
课时
8.1 晶体生长热力学（1学时）
8.2 晶体生长动力学（1学时）
8.3 调幅分解动力学（1学时）
09
烧结过程（3学时）
研究物质在烧结过程中的各种物理化学变化，掌握粉末成形体烧结过程的现象和机理，了解烧结动力学及影响烧结因素，对指导生产，控制产品质量，改进材料性能，研制新型材料有着十分重要的实际意义。通过本章学习，掌握纯固相和有液相参与的烧结过程、机理及动力学，烧结过程中的晶粒长大与再结晶以及影响烧结的因素等烧结基础理论知识。
课时
9.1 烧结动力学（1学时）
9.2 再结晶与晶粒生长（1学时）
9.3 液相烧结（1学时）

教材：  

1、徐恒钧．材料科学基础．北京：北京工业大学出版社，2001

2、杜丕一，潘颐．材料科学基础．北京：中国建材工业出版社，2002

3、刘智恩．材料科学基础．西安：西北工业大学出版社，2000

4、石德河．材料科学基础．北京：机械工业出版社，2002

5、胡赓祥，蔡珣. 材料科学基础（第二版）．上海：上海交通大学出版社，2010

6、谢希文，过梅丽．材料科学基础．北京：北京航空航天大学出版社，1999

7、罗绍华. 无机非金属材料科学基础. 北京：北京大学出版社，2013

8、胡志强. 无机材料科学基础教程（第二版）. 北京：化学工业出版社，2011

9、William D Callister. Materials Science and Engineering, An Introduction. 4th Edition Singapore: John Wiley & Sons (ASIA) Pte Lid, 2016

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