教学大纲无机非金属材料工程专业中南大学资源加工与生物工程学院.docx
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教学大纲无机非金属材料工程专业中南大学资源加工与生物工程学院
无机非金属材料工程
课程编号：
030301Z1
课程名称：
材料学概论
英文名称：
IntroductionofMaterialsScience
学时与学分:
16/1
先修课程要求：
物理化学
适应专业：
无机非金属材料工程
参考教材：
材料科学基础，杜丕一，中国建材工业出版社，2002年
课程简介：
本课程是无机非金属材料专业学生在系统学习基础课程后，对材料的概念、性质和应用有一个比较系统的认识，了解材料科学的内涵、所要研究的基本科学问题，及与其它学科的交叉；并了解材料科学的基本研究方法和现代技术对材料性能的基本要求，掌握无机非金属材料的基本范畴和专业特点，了解学科的发展前沿。
教学大纲：
一、课程在培养方案中的地位、目的和任务
材料是人类技术进步的标志。
材料科学与工程所探讨的是材料的制备、结构、性能与功能之间的相互关联，涉及的领域宽广。
本课程是无机非金属材料专业学生在系统学习基础课程后，对材料的概念、性质和应用有一个比较系统的认识，了解材料科学的内涵、所要研究的基本科学问题，及与其它学科的交叉；并了解材料科学的基本研究方法和现代技术对材料性能的基本要求，掌握无机非金属材料的基本范畴和专业特点，了解学科的发展前沿。
二、课程的基本要求
《材料学导论》是无机非金属材料工程的专业课程。
要求学生能掌握材料科学的基本概念、研究范畴和研究方法，能结合所学的基础知识认识材料科学的基本科学问题，了解材料的基本性能，制备的共性技术与基本原理等。
能综合应用已学的物理化学、力学、机械等课程的基础知识，加深对材料科学的理解。
三、课程的基本内容以及重点难点
基本内容包括：
材料学研究领域与研究方法，晶体结构与晶体化学原理，晶体的完整性和固溶体，非晶态固体和固体材料中的质点运动，材料制备的共性技术与原理，材料改性与新型无机材料合成，材料设计原理与方法，材料学与其它学科的交叉，典型新材料的性能和应用，高新技术的材料要求，材料学发展趋势。
四、实验要求
无实验。
五、课程学时分配
章节
内容
学时
其中实验（上机学时）
备注
第1章
材料学研究领域与研究方法
2
第2章
晶体结构与晶体化学原理
2
第3章
固体材料中的质点运动
2
第4章
材料制备的共性技术与原理
2
第5章
材料改性与新型无机材料合成
2
第6章
材料设计原理与方法
2
第7章
典型新材料的性能和应用
2
第8章
材料学发展趋势
2
六、考核方式
考试。
七、制订执笔者：
杨华明
审核者（教学主任）：
金胜明
批准者（教学院长）：
宋晓岚
课程编号：
030302Z1
课程名称：
结晶学与岩相学
英文名称：
CrystallographyandPetrography
学时与学分:
64/4（其中实验学时：
10,课内上机学时：
0）
先修课程要求：
无机化学，材料学概论
适应专业：
无机非金属材料工程
参考教材：
硅酸盐岩相学（第三版），邵国有，武汉理工大学出版社，2002年
课程简介：
《结晶学与岩相学》是无机非金属材料专业及相关专业本科生的一门专业基础课。
结晶学是学习和研究岩相学必不可少的基础，岩相学是研究硅酸盐工业原料及其产品的一门科学。
其内容包含几何结晶学；矿物岩石学基础；晶体光学基础与方法；近代测试方法及无机材料工程材料的岩相分析，是无机非金属材料工程专业学科基础课程之一。
教学大纲：
一、课程在培养方案中的地位、目的和任务（补充结晶学内容）
《结晶学与岩相学》是无机非金属材料专业及相关专业本科生的一门专业基础课。
结晶学是学习和研究岩相学必不可少的基础，岩相学是研究硅酸盐工业原料及其产品的一门科学。
无机材料的不断发展，伴随着产品的更新，不同的原料配比和工艺条件可以生产出不同性能和不同用途的产品。
而不同的无机材料产品则有其独特的岩相特征，因此，通过鉴定研究无机材料工业原料和产品的岩相，可以达到改进生产工艺提高产品质量和研究新产品的目的。
二、课程的基本要求
掌握几何结晶学的内容，掌握无机材料工业有关的矿物及岩石的性质、特点、用途，以及水泥、玻璃、陶瓷岩相学的研究方法。
三、课程的基本内容以及重点难点
基本内容有：
几何结晶学；矿物岩石学基础；晶体光学基础与方法；近代测试方法及无机材料工程材料的岩相分析。
这门课程的重点是近代测试方法及无机材料工程材料的岩相分析，难点是几何结晶学。
四、实验要求
实验一晶体对称要素分析：
要求学生学会在晶体模型上寻找对称要素的基本方法，建立晶体的对称概念；掌握各晶系晶体的对称特点。
实验二晶体定向和结晶符号：
进一步熟练掌握在晶体上找对称要素及确定其晶族、晶系的基本方法；掌握各晶系晶体定向原则及晶体几何常数特征，学会定向方法；学会确定晶面符号和单形符号。
实验三岩石、矿物识别：
学习矿物基本概念、分类及有关知识，了解矿物学与本专业的重要关系；进一步掌握肉眼鉴定矿物的基本方法；认识几种与本专业有关的矿物。
实验四单偏光镜下的晶体光学性质观测：
学习单偏光镜的构造及使用，学会在单偏光镜下鉴定晶体及描述晶体的性质。
实验五正交偏光镜下的晶体光学性质观测：
学习正交偏光镜的构造原理及使用，学会在正交偏光镜下鉴定晶体及描述晶体的性质。
实验六透明矿物薄片的系统鉴定：
全面总结复习晶体光学的基本操作方法，学会系统鉴定非均质矿物的基本方法。
五、课程学时分配
章节
内容
学时
其中实验（上机学时）
备注
第一章
几何结晶学
18
4
第二章
矿物与岩石
10
2
第三章
晶体光学基础
8
第四章
偏光显微镜下的晶体光学性质
14
4
第五章
反光显微镜下研究晶体的方法
4
第六章
无机材料岩相的其他研究方法
10
2
六、考核方式：
考试
七、制订执笔者：
刘晓文
审核者（教学主任）：
金胜明
批准者（教学院长）：
宋晓岚
课程编号：
030303Z1
课程名称：
无机材料科学基础
英文名称：
FundamentalsofInorganicMaterialsScience
学时与学分:
80/5（其中实验学时：
0,课内上机学时：
0）
先修课程要求：
大学数学，无机化学，物理化学，材料学概论，结晶学与岩相学
适应专业：
无机非金属材料工程
参考教材：
1．无机材料科学基础，宋晓岚，黄学辉，化学工业出版社，2010
2.无机材料科学基础，陆佩文，武汉工业大学出版社，1996
课程简介：
《无机材料科学基础》是从无机材料领域内的各种材料制品的工艺技术实践中总结出来的共性规律而形成的一门课程，是材料科学的重要基础理论。
该课程把基础科学理论，特别是物理化学、结晶化学中的基本理论，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形成过程的本质，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。
本课程的内容包括无机材料引论、晶体结构、晶体结构缺陷、非晶态结构与性质、固体表面与界面、相平衡与相图、固体扩散、固相反应、相变过程、烧结过程和无机材料环境效应等11个方面的内容。
教学大纲：
一、课程在培养方案中的地位、目的和任务
《无机材料科学基础》课程是无机非金属材料工程专业培养方案中的主干课程和必修的专业基础课。
《无机材料科学基础》是从无机材料领域内的各种材料制品的工艺技术实践中总结出来的共性规律而形成的一门课程，是材料科学的重要基础理论。
该课程的前身是《无机材料物理化学》，其研究领域局限于传统无机材料材料和制品。
随着各种现代技术的发展，已在传统无机材料材料基础上开发出具有特殊性能的高温材料、高强材料、电子材料、光学材料以及激光、铁电、压电等材料，所涉及的化合物远远超出无机材料的范畴，而是整个无机非金属，因此改名为《无机材料科学基础》。
该课程把基础科学理论，特别是物理化学、结晶化学中的基本理论，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形成过程的本质，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。
因此，《无机材料科学基础》是一门新兴的、正在不断发展的应用型学科，是材料科学的一个重要分支，已成为无机非金属材料科学与工程及其相关专业必修的、介于基础科学和专业技术之间的一门非常重要的专业基础课程。
通过本课程的学习，使学生了解无机材料组成、结构与性能的关系；了解相平衡的有关知识和外界条件（如：
温度、压力、浓度等）对相平衡的影响，掌握分析相图的基本方法和步骤，了解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过程中物理化学变化过程（包括：
扩散、固相反应、相变、烧结）的速度、机理以及外界因素（如：
温度、压力、浓度、杂质等）对过程速度的影响。
使学生能用理论来阐明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。
通过本课程实验，使学生加深对理论教学内容的理解，掌握无机材料性能测定的基本原理和基本方法，着重培养学生分析、解决实际问题和独立思考的能力，并使学生科学研究能力得到一定的训练。
二、课程的基本要求
学习时应注意明确基本概念，弄清基本原理，掌握基本规律。
对问题提出的根据和结论应用的条件要十分清晰。
勤于思考，善于总结。
并在此基础上，理论联系实际，把理论知识和分析生产实际中的问题结合起来，加深基本理论的理解和应用。
在学习本课程时有必要复习已学过的无机化学、物理化学和结晶学的有关知识，并开始阅读相关专业书籍，以更好地理解和掌握本课程内容。
三、课程的基本内容以及重点难点
《无机材料科学基础》课程着重于阐明无机材料材料组成、结构、性质三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，所包含的内容组成了一个以固体的”结构”、“反应”、“物性”及“材料”为顶点的四面体，是一门具有立体性质的课程。
本课程的主要教学内容包括：
（1）物质聚集状态的组成、结构和性质－应用有关物质结构的基本理论，介绍无机材料不同聚集状态（如：
晶体、非晶体、熔体、粉体、胶体、固体表面等）的微观结构以及用结构的规律性来分析化学现象的本质，重点介绍无机材料组成、结构与性能三者之间的关系。
难点：
典型无机晶体结构、硅酸盐晶体结构、硅酸盐熔体与玻璃体的结构与性能、粘土－水系统性能；
（2）凝聚多相系统相平衡－从相平衡的观点，介绍凝聚单元系统到四元系统相图的基本知识、基本类型和有关实际相图，重点介绍凝聚三元系统相图的规律性及其在无机材料研究和生产等方面的应用。
难点：
三元及四元系统相图的分析及应用；（3）过程动力学－重点介绍无机材料研究和制备中物理化学变化过程（扩散、固相反应、相变、烧结）的机理、过程的动力学以及影响因素。
难点：
扩散、固相反应、相变、烧结过程的动力学方程推导。
四、实验要求
1、晶体结构认识
（1）了解影响离子晶体结构的基本因素，掌握离子堆积原理和基本规律；
（2）认识一些典型无机化合物结构；
（3）掌握硅酸盐晶体结构分类特点及典型硅酸盐晶体结构。
2、粘土阳离子交换容量测定
（1）了解胶体系统离子交换的概念、应用及表征方法；
（2）了解测定粘土阳离子交换容量的意义，掌握其测定的方法。
五、课程学时分配
章节
内容
学时
其中实验（上机）学时
备注
第一篇物质聚集状态的结构和性质
第一章
第一节
第二节
第三节
第四节
晶体化学
晶体化学基本原理
典型无机化合物晶体结构
鲍林规则
硅酸盐晶体结构
12
2
实验：
晶体结构认识
第二章
第一节
第二节
第三节
第四节
第五节
晶体结构缺陷
点缺陷
固溶体
非化学计量化合物
线缺陷（位错）
面缺陷（晶界）
8
第三章
第一节
第二节
第三节
第四节
第五节
熔体与玻璃体
硅酸盐熔体结构
硅酸盐熔体性质
玻璃通性
玻璃形成规律
玻璃结构学说
10
第四章
第一节
第二节
第三节
固体表面现象
固体表面结构
界面行为
粘土－水系统
10
2
实验：
粘土阳离子交换容量测定
第二篇凝聚多相系统相平衡
第五章
第一节
第二节
第三节
第四节
第五节
相平衡与相图
相律及相平衡研究方法
单元系统
二元系统
三元系统
四元系统
20
第三篇过程动力学
第六章
第一节
第二节
第三节
第四节
扩散过程
固体扩散机构
扩散动力学方程
扩散系数
影响扩散系数的因素
4
第七章
第一节
第二节
第三节
固相反应
固相反应过程及机理
固相反应动力学
影响固相反应的因素
6
第八章
第一节
第二节
第三节
第四节
相变过程
相变热力学分类
液－固相变过程热力学
液－固相变过程动力学
液－液相变过程
4
第九章
第一节
第二节
第三节
第四节
烧结过程
烧结推动力及机理
烧结动力学
再结晶与晶粒长大
影响烧结的因素
6
六、考核方式
通过平时考察、实验情况、期末考试等综合进行课程考核：
1、根据考勤、上课及作业完成情况评定平时考察成绩；
2、根据实验前的预习、实验中的操作、实验报告的完成情况评定实验成绩；
3、期末以闭卷形式统一进行考试。
七、制订执笔者：
宋晓岚
审核者（教学主任）：
金胜明
批准者（教学院长）：
宋晓岚
课程编号：
030306Z1
课程名称：
无机材料热工技术
英文名称：
InorganicMaterialsThermalTechnology
学时与学分:
40/2.5（其中实验学时：
0,课内上机学时：
0）
先修课程要求：
大学物理、大学数学、物理化学
适应专业：
无机非金属材料工程
参考教材：
无机材料热工基础，肖奇，黄苏萍，冶金工业出版社，2010
课程简介：
在无机材料产品生产中，热工过程是最重要的环节。
热工过程组织的好坏、燃料、热工参数、热工设备选择是否合理、能源消耗是否经济都直接影响到产品的产量、质量和成本。
所以，热工技术是无机材料工厂的关键技术。
本课程的基本内容包括气体力学基础、传热原理、传质原理、燃料及其燃烧技术、烧成技术、干燥技术。
教学大纲：
一、课程在培养方案中的地位、目的和任务
在无机材料产品生产中，热工过程是最重要的环节。
热工过程组织的好坏、燃料、热工参数、热工设备选择是否合理、能源消耗是否经济都直接影响到产品的产量、质量和成本。
所以，热工技术是无机材料工厂的关键技术。
本课程的目的：
让学生通过本课程的学习掌握热工技术的有关基础理论、规律以及相关的工艺和设备。
本课程的任务：
无机材料热工技术是无机材料专业学生的主干课程，要求学生掌握气体流动、传热、传质、燃料燃烧的基本理论以及燃烧技术、烧成技术以及干燥技术；培养学生运用基础理论分析和解决单元操作中各种工程实际问题。
二、课程的基本要求
要求学生理论联系实际，一方面要掌握热工技术中的基本概念、基本原理和基本计算方法，对燃烧设备、干燥设备以及烧成设备能进行特点分析；另一方面要将理论结合实际生产加以应用，对正在采用的技术要掌握，对即将发展和使用的新技术应有所了解，一跟得上无机材料工业发展的进程。
三、课程的基本内容以及重点难点
本课程的基本内容：
气体力学基础、传热原理、传质原理、燃料及其燃烧技术、烧成技术、干燥技术。
重点掌握气体流动、传热、传质、的基本理论以及燃烧技术、烧成技术、干燥技术；难点在于气体力学、传热、传质的概念、原理及其灵活运用。
四、实验要求
五、课程学时分配
章节
内容
学时
其中实验（上机学时）
备注
1
绪论
2
2
气体力学基础
14
3
传热原理
20
4
传质原理
4
5
燃料及其燃烧技术
6
6
烧成技术
10
7
干燥技术
6
机动
2
六、考核方式
闭卷考试
七、制订执笔者：
肖奇
审核者（教学主任）：
金胜明
批准者（教学院长）：
宋晓岚
课程编号：
030311Z1
课程名称：
材料试验设计
英文名称：
MaterialExperimentdesign
学时与学分:
32/2（其中实验学时：
0,课内上机学时：
0）
先修课程要求：
无机材料工艺学、粉体工程
适应专业：
无机非金属材料工程
参考教材：
矿石可选性研究（第二版），许时，冶金工业出版社，1989.
课程简介：
本课程是无机材料专业学生重要的选修专业课，是各专业课程的后续课程。
本课程立足于培养学生科学试验的能力，对无机材料的各种加工工艺进行归纳和总结，培养学生如何研究工艺革新，寻求先进的工艺试验方案。
如何采取、制备试样，用试验设计的科学方法制定试验方案，对试验结果进行科学的分析，提高科学研究的综合素质，掌握科学研究的科学的方法。
教学大纲：
一、课程在培养方案中的地位、目的和任务
本课程是无机材料专业学生重要的必修专业课，是各专业课程的后续课程。
本课程立足于培养学生科学试验的能力，对无机材料的各种加工工艺进行归纳、总结，培养学生如何研究工艺革新，寻求先进的工艺试验方案。
如何采取、制备试样，用试验设计的科学方法制定试验方案，对试验结果进行科学的分析。
培养学生进行科学研究的综合素质，掌握科学研究的科学的方法。
为毕业论文和今后的科学研究工作奠定扎实的基础。
二、课程的基本要求
1、了解科学研究的基本概念，科学试验的基本内容、程序和基本阶段。
2、全面掌握试样的采取和制备的科学方法
3、了解试样主要工艺性质测定方法
4、熟悉单因子试验设计，析因试验设计以及调优试验方法（序贯试验单纯形调优方法）。
5、了解试验变差的概念，掌握误差的分析方法，能正确运用试验设计的方法进行科学试验。
能进行回归分析、回归设计，熟练地试验分析结果以及编写试验报告。
三、课程的基本内容以及重点和难点
本课程的重点是科学试验的设计方法、调优试验方法、试验误差的分析以及试验结果分析。
本课程的难点是试验误差的概念及试验误差的分析方法。
各章基本内容为：
1、第一章科学试验的基本概念简明扼要地介绍本课程的目的、任务，使学生了解无机材料研究方法这门课程在本科学习阶段画龙点睛的作用。
阐述科学研究、科学试验、科学实验的概念、特性及基本方法。
实验研究的基本程序和阶段，试验计划的拟定。
2、第二章试样的采取和制备。
介绍矿床采样、工厂（场）取样的概念和方法，试验研究前试验的制备方法。
3、第三章试验工艺性质的测定。
先简述试样的物理性质：
晶体的几何形态，试样的磁性、电性、发光性、表面润湿性、热学和波谱性质。
试样含水量、密度、摩擦角和堆积角的测定。
试样粒度、可磨度和硬度的测定。
4、第四章阐述统计检验的概念和方法。
讲述变差的基本概念，试验误差与误差的控制，试验误差的分类以及测定系统误差、过失误差、随机误差的方法。
详述统计检验的方法。
5、第五章是本课程的重点内容。
详述试验设计的概念和方法。
内容包括试验设计方法的分类，试验因子和水平的选择，因子、水平的判据，因子和水平的选择，单因子试验设计，多因子析因试验，全面析因试验，部分析因试验和多因子序贯试验。
6、第六章探讨回归设计与回归分析。
简述回归分析与数学模型，线性回归模型，参数估计。
讲述回归模型的显著性检验，回归系统的显著性检验，一次回归的正交设计，二次回归的正交设计和二次回归的旋转设计的方法。
第七章试验结果的处理和试验报告的编写。
重点讲述试验结果的精确度的概念，试验结果的计算与表示，试验结果的评价与分析。
四、实验要求
通过实验，使学生巩固和加深对课堂所学有关概念和方法的了解，使学生具有一定的实际解决问题的能力。
五、课程学时分配
本课程总学时32小时，讲课30学时，各章分配如下表：
章节
学时
第一章科学试验的基本概念
2
第二章试样的采取和制备
4
第三章试验工艺性质的测定
4
第四章统计检验
4
第五章试验设计
10
第六章回归设计与回归分析
4
第七章试验结果的处理和试验报告的编写
2
考试
2
六、考核方式
考试
七、制订执笔者：
杨华明
审核者（教学主任）：
金胜明
批准者（教学院长）：
宋晓岚
课程编号：
030304Z1
课程名称：
无机材料测试技术
英文名称：
TestMethodsofInorganicMaterials
学时与学分:
32/2（其中实验学时：
0,课内上机学时：
0）
先修课程要求：
大学物理，材料学概论，结晶学与岩相学，无机材料科学基础
适应专业：
无机非金属材料工程
参考教材：
材料近代分析测试技术，常铁军，哈尔滨工业大学出版社，2002
课程简介：
测试方法是材料学的重要内容。
无机非金属材料工程专业的学生进行测试技术的学习对无机材料深层次的研究必不可少。
该课程的学习可使学生理解各类测试技术的原理，掌握它们的基本实验方法和操作技术，并能利用测试技术探索材料组成—结构—性能—制备之间的关系，内容包括X射线衍射分析、电子显微分析、热分析、振动光谱分析、紫外可见分光光度分析。
课程简介：
一、课程在培养方案中的地位、目的和任务
测试方法是材料学的重要内容。
无机非金属材料工程专业的学生进行测试技术的学习对无机材料深层次的研究是必不可少的。
设置该课程的目的是使学生理解各类测试技术的原理，掌握它们的基本实验方法和操作技术，并能利用测试技术探索材料组成—结构—性能—制备之间的关系，分析影响材料特性的各种因素。
二、课程的基本要求
掌握常见测试技术的基本原理，了解常用测试仪器的主要结构及测试方法，充分了解测
试技术在材料研究中的应用，能根据目的和需要选用正确的测试技术。
三、课程的基本内容以及重点难点
基本内容有：
X射线衍射分析、电子显微分析、热分析、振动光谱分析、紫外可见分光
光度分析。
测试技术的应用是本课程的重点，本课程的难点是图谱解析。
四、实验要求
在集中实验教学中安排XRD定性表征和定量实验相关内容
五、课程学时分配
章节
内容
学时
其中实验（上机学时）
备注
第一章
X射线衍射分析
16
第二章
电子显微分析
6
第三章
热分析
4
第四章
振动光谱分析
2
第五章
紫外可见分光光度分析
4
第六章
考试
2
六、考核方式：
考试
七、制订执笔者：
刘晓文
审核者（教学主任）：
金胜明
批准者（教学院长）：
宋晓岚
课程编号：
030309Z1
课程名称：
无机材料工艺学
英文名称：
InorganicMaterialTechnology
学时与学分:
64/4（其中实验学时：
0,课内上机学时：
0）
先修课程要求：
材料学概论，无机材料科学基础，无机材料热工技术
适应专业：
无机非金属材料工程
参考教材：
无机材料工艺学，宋晓岚，叶昌，余海湖，冶金工业出版社，2007
课程简介：
《无机材料工艺学》课程是无机非金属材料工程专业培养方案中的主干课程和专业基础课程。
该课程以无机材料生产工艺为主线，以单元操作的形式，着重介绍无机材料生产和制造的共性规律和特点，包括无机材料原料组成、原料加工与处理、配合料制备、
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