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山东轻工业学院
教师授课教案
课程名称：材料化学 课程代码：0731504 课程学分：3.5 课程类别：必修课 授课班级：材料化学04－1,2 授课教师：刘素文，刘金华
<<材料化学>>教案
（理论教学48学时，实验教学8学时）
一、课程介绍
课程名称：材料化学(Materials chemistry) 课程性质：专业基础课
先修课程：无机化学，物理化学
总 学 时：56 （理论教学48 ， 实验 8 ）
教 材：《材料化学》，潘伟主编，武汉工业出版社，2004年出版
参考资料：《材料化学导论》，唐小真等，高等教育出版社，2004年第三次印刷 课程内容：材料化学的基本理论（晶态与非晶态、缺陷化学、相图化学、表面与
界面化学等）；材料制备化学（合成方法及原理）；材料化学工程（扩散、相变、固相反应、烧结等动力学）；新型结构材料；新型功能材料；功能转换材料等。
二、主要内容
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第一章 绪论 2学时 §1-1材料科学及其发展 §1-2 材料分类 §1-3 材料化学的任务
第二章 材料化学的理论基础 14学时 §2-1 晶体与非晶体
一、结构特征 二、性能区别 三、晶体结构基本类型 §2-2 缺陷化学 一、缺陷的分类
二、缺陷化学基础（缺陷符号，缺陷方程） 三、固溶体
四、非整比化合物
五、位错与晶界
六、缺陷在材料中的应用
§2-3 相图与相图化学（刘光华P171-199）
一、固体材料中的基本晶体相（固溶体和化合物） 二、相平衡与相律 三、相图分析
四、相图与新材料（唐小真P102-104） §2-4 材料表面与界面
一、表面现象及其在材料科学中的应用 二、超细粉体的分散性 三、纳米材料简介
第三章 材料制备化学 10学时 §3-1 各类材料制备方法比较 §3-2 晶体材料的制备
一、 陶瓷法（固相反应法）
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二、 化学法（沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法） §3-3 非晶态材料的制备 §3-4 晶体生长
§3-5 高分子材料的制备
第四章 材料化学反应工程 6学时
§4-1 固态相变（唐小真P104）
一、相变类型 二、固体中的扩散 三、相变动力学 四、相变增韧
§4-2 固相反应 （刘光华P226）
一、固相反应的特点和分类 二、固相反应热力学和动力学 三、影响固相反应的因素
§4-3材料烧结 （刘光华P231）
一、烧结过程的驱动力 二、传质机理 三、影响烧结的因素
第五章 新型结构材料 6学时 §5-1 高温结构材料 §5-2 轻型结构材料 §5-3 超低温材料 §5-4 超硬材料 §5-5 超塑性合金
第六章 新型功能材料 6学时 §6-1 形状记忆合金 §6-2 减震材料 §6-3 液晶材料
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§6-4 超导材料 §6-5 光导纤维
第七章 功能转换材料简介 2学时 课堂讨论与小结 2学时 实验：8学时
（实验一） 溶胶-凝胶法制备纳米粉体 7-8周 （实验二） 固相反应动力学 4学时 11-12周
三、基本要求
1 课堂、实验、作业各教学环节严格要求，都有一定的考核方式，例课堂提问等。 2 记好笔记 ，某些内容作补充或较大调整。
3 辅导答疑：时间 （暂定）； 地点 — 教学楼材料化学实验室 4 课代表
第一章 绪论（2学时）
§1-1材料科学及其发展
一、材料科学(Materials Science)的形成 1 原因
20世纪60年代以前，材料专业分别以冶金、陶瓷和有机化学等专业分设在各个不同的系里，且这些专业都是以物理和化学为基础的：如 冶金方面：提取以化学为主，但金属的结构与性能则以物理为主； 有机合成材料：制备以化学为主，但涉及物性就偏重物理了； 陶瓷材料：也是这样。 除以上三类材料外，又出现了
半导体材料：多属类金属（Si,Ge等），金属化合物（GaAs），陶瓷（SiC），甚至属于有机物。
复合材料：金属基，陶瓷基等。
从科学的角度看，它们之间有不少共同之处（如表面与界面、结构与缺陷、扩散与相变等），“材料科学”统一体系的形成势在必行。
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2 背景
1957年苏联第一颗人造卫星上天，美国为之震惊，认为材料落后是重要原因之一。于是美国政府制定了一个“国家材料规划”；全国范围内相继建立了十几个“材料研究中心”；不少大学建立了“材料科学”系，从此材料科学这个名词便广泛使用。 3 特点 1）多学科（物理、化学、冶金、生物、地智、工程等）交叉，相互渗透； P1四面体图形：基础——物理、化学、相关理论； （四面体的底） 应用——工程 （四面体的顶）
2）理论与实践相结合，区别于固体物理、固体化学； 3）研究范围宽，从微观电子到达的器件。 二、材料科学的发展 1 发展过程（P6）
第一代（天然材料）：自然界的矿物、植物以及动物
第二代（烧炼材料）：烧结：砖瓦、陶瓷、玻璃、水泥；冶炼：铜铁
第三代（合成材料）：20世纪初开始出现化工产品，塑料、橡胶、纤维等
已广泛用于生活。
第四代（可设计材料）：前三代为单一产品，于是根据需要设计特殊性能的
材料。例20世纪40年代的复合材料
第五代智能材料：近三、四十年研制的新型功能材料，例记忆合金等。 以上五代材料的发展过程见P6。 2 推动力
1）固体物理，无机化学，物理化学等学科的发 展以及对材料结构的深入研
究，推动了对材料本质的了解；
2）不同类型材料的研究理论和方法相互借鉴，促进了本学科的发展。例马
氏体相变本来是金属学家提出来的，但现在也用来作为陶瓷增韧的一种有效手段。
§1-2 材料分类
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“材料化学”教案
