材料科学基础
材料科学基础
少于1000 人选课
更新日期:2025/06/24
开课时间2025/02/27 - 2025/08/31
课程周期27 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

《材料科学基础》在材料科学与工程学科体系中处于非常重要的地位,是在传统“硅酸盐物理化学”和“无机材料物理化学”基础上融合无机化学、物理化学、结晶学与岩相学、缺陷化学、熔体化学、材料热力学与动力学等基本理论发展起来的,致力于从原子、分子、晶体结构、相律、表面/界面、过程动力学机制以及环境协调性等层面诠释无机材料的组成与结构、合成与制备、性能与使用之间的相互关系,着重阐述无机材料组成-结构-性质-使用四者之间相互关联的基本规律和知识原理。

课程内容主要包括:(1)晶体几何:晶体的空间结构、晶体的定向与晶面指数、对称型、晶体结构的基本特征;(2)晶体化学:离子晶体结构的影响因素、鲍林规则、等大球体紧密堆积原理及特点、空隙的种类与数量、填充率;(3)晶体结构:典型的无机化合物晶体结构、硅酸盐晶体结构;(4)晶体结构缺陷:晶体结构缺陷的类型、热缺陷浓度的计算、位错的种类与特点、缺陷化学反应表示法、非化学计量缺陷的形成;(5)熔体:熔体的结构、熔体的性质;(6)玻璃体:玻璃的通性、玻璃的结构、非晶态固体形成、玻璃结构的晶子学说和无规则网络学说;(7)固体表面与界面行为:晶体表面能、吸附与粘附区别、晶界构型、液相与固相的接触润湿;(8)浆体的胶体化学原理:流变学原理、粘土-水系统、离子吸附与交换原理、非粘土-水系统;(9)相平衡:相图基本概念、相律、相图规则、单元系统相图、二元系统相图、三元系统相图、相图应用;(10)扩散:无机固体中扩散、影响扩散的因素、扩散方程、扩散机理和扩散系数;(11)相变:相变的概念与分类、固液相变、固固相变、液液相变、气固相变;(12)固相反应:固相反应的概念与分类、固相反应机理、影响的固相反应因素、固相反应的动力学方程;(13)烧结:烧结概念、液相烧结机理与模型、固相烧结机理与模型、二次再结晶、影响烧结的因素。

课程大纲

第一单元 晶体几何

  • 1.1 晶体概念和性质
  • 1.2 晶体的宏观对称
  • 1.3 晶体定向和晶体学符号
  • 1.4 单形和聚形
  • 1.5 晶体内部结构的微观对称

第二单元 晶体化学

  • 2.1 晶体结构的键合与紧密堆积
  • 2.2 离子晶体的结构

第三单元 晶体结构

  • 3.1 典型无机化合物晶体结构
  • 3.2 硅酸盐晶体结构

第四单元 晶体结构缺陷

  • 4.1 晶体结构缺陷类型
  • 4.2 非化学计量缺陷
  • 4.3 固溶体

第五单元 熔体

  • 5.1 熔体结构
  • 5.2 熔体性质

第六单元 玻璃体

  • 6.1 玻璃通性
  • 6.2 玻璃形成
  • 6.3 玻璃结构
  • 6.4 玻璃实例

第七单元 固体表面与界面

  • 7.1 固体表面
  • 7.2 固体界面
  • 7.3 晶界

第八单元 浆体的胶体化学原理

  • 8.1 粘土-水系统
  • 8.2 非粘土的泥浆体

第九单元 相平衡

  • 9.1 相平衡的基本概念与相律
  • 9.2 相平衡的研究方法
  • 9.3 单元系统相图
  • 9.4 单元系统相图应用
  • 9.5 二元系统相图类型和重要规则
  • 9.6 二元系统相图应用
  • 9.7 三元系统相律及组成表示
  • 9.8 三元系统相图规则
  • 9.9 三元系统相图类型
  • 9.10 三元系统相图应用

第十单元 扩散

  • 10.1 扩散的基本特点
  • 10.2 扩散方程
  • 10.3 扩散的推动力
  • 10.4 扩散机制和扩散系数
  • 10.5 固体中的扩散
  • 10.6 影响扩散的因素

第十一单元 相变

  • 11.1 相变的分类
  • 11.2 固液相变
  • 11.3 液液相变
  • 11.4 固固相变
  • 11.5 气固相变

第十二单元 固相反应

  • 12.1 固相反应概述
  • 12.2 固相反应动力学
  • 12.3 影响固相反应的因素

第十三单元 烧结

  • 13.1 烧结概述
  • 13.2 固态烧结
  • 13.3 液态烧结
  • 13.4 晶粒生长
  • 13.5 二次再结晶
  • 13.6 影响烧结的因素