无机材料工学(一)课程教学大纲燕山大学材料科学与工程学院_燕山大学机械工程学院

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无机材料工学课程教学大纲

课程名称：无机材料工学课程编号：02100200 英文名称：Inorganic Materials Technology

学时：64学时

学分：4学分 开课学期：第六学期

适用专业：无机非金属材料 课程类别：必修 课程性质：专业课

先修课程：高等数学、普通物理、无机材料基础。教材：《陶瓷工艺原理》刘康时等编华南理工大学出版社

一、课程的性质及任务

本课程是高等学校本科无机材料专业的一门重要的专业课程。

目前，陶瓷材料发展非常迅速，陶瓷材料指除有机和金属材料之外的所有其它材料,即无机非金属材料。从性质上分，陶瓷材料可分为现代陶瓷(先进陶瓷)材料和传统陶瓷材料；从形态上分,有零维的颗粒材料，一维的纤维材料,二维的薄膜材料，三维的体材料；从结构上分，应包括非晶态材料，单晶材料和多晶材料；再从用途分，可分为主要利用其力学性能的结构陶瓷材料和利用除力学性能之外的其它性质如电、声、磁、热、光学性质的功能陶瓷材料。本课程教学所能达到的目的与任务是：

1、使学生通过本课程的学习，获得必要的陶瓷材料的基本理论、基本知识和基本技能，了解陶瓷材料的应用和我国陶瓷材料发展的概况。能独立地应用这些基本概念、基本理论和基本方法来设计、制备和应用陶瓷材料，并具有一定的解决工程实际问题的能力，为从事本专业工程技术工作奠定必要的基础。

2、能正确理解本课程所涉及的基本概念、基本理论和分析方法。理解玻璃的基本性质，掌握并能独立应用这些基本理论和分析方法解决玻璃生产中实际问题，培养学生在玻璃行业中独立从事科研工作的能力。

二、课程内容及学习方法

第一部分陶瓷

1、概述

课程概述

2、原料各论

氧化物类原料；硅酸盐类原料；碱土硅酸铝类原料；含碱硅酸铝类原料；碳酸盐、硫酸盐及硼酸盐类原料。

3、坯体组成的确定

陶瓷坯体的组成；确定配方的依据；坯体配方的计算。

4、坯料的成型性能

可塑泥团的成型性能；泥浆的成型性能；压制用粉料的成型性能；调整坯料性能的添加剂。

5、坯体的结构与性质的控制

坯体的显微结构；普通陶瓷坯体形成过程的变化；陶瓷性能与材料键性；陶瓷强度的控制。

6、釉的形成釉的分类；确定釉料组成的依据；釉料配方的计算；釉层形成过程的反应；釉料与坯体的作用；釉层的显微结构；釉层的物理化学性质；坯-釉适应性;釉的析晶。

7、原料的处理

原料的精选；原料的预烧；原料的合成。

8、坯料的制备

坯料的种类和质量要求；原料的细粉碎；泥浆的脱水；造粒；坯料的陈腐和真空处理。

9、陶瓷成型方法与模具

注浆成型；可塑成型；压制成型；成型模具。

10、生坯的干燥、施釉与烧成干燥的工艺问题；干燥制度的确定；干燥方法；釉浆的制备；施釉；烧成制度的制定；低温烧成与快速烧成；烧成新方法；窑具。

第二部分玻璃

1、玻璃结构

硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐玻璃的结构，玻璃结构中阳离子的分类，各种氧化物在玻璃中的作用，玻璃的热历史，玻璃成分、结构、性能之间的关系。

2、玻璃的生成规律

热力学条件，动力学条件，熔体结构、键性、键强对生成玻璃的作用，氧化物玻璃的生成。

3、熔体和玻璃体的相变

熔体和玻璃体的成核过程，晶体生长，微晶玻璃的核化和晶化，玻璃的分相，玻璃的析晶。

4、玻璃的粘度

粘度与温度、熔体结构、玻璃组成的关系，粘度参考点，粘度在生产中的应用，粘度的计算。

5、玻璃的表面张力和表面性质

玻璃表面张力的物理与工艺意义，玻璃表面张力与组成及温度的关系，玻璃的润湿能力与润湿角，玻璃的表面性质。

6、玻璃的化学稳定性

玻璃的侵蚀机理，影响玻璃化学稳定性的因素。

7、玻璃的着色和脱色

离子着色，硫碳着色，胶体着色以及玻璃的脱色。

8、玻璃的原料

主要原料，辅助原料，碎玻璃。

9、配合料的制备

原料的选择、运输、储存与处理，玻璃组成的设计和确定，配合料的计算、制备和质量检验。

10、玻璃的熔制

玻璃的熔制过程，硅酸盐形成和玻璃形成，玻璃液的澄清、均化和冷却，影响玻璃熔制过程的工艺因素，玻璃熔制的温度制度，玻璃池窑用耐火材料的蚀变和选用。

11、玻璃体的缺陷

气泡、结石、条纹和节瘤。

12、玻璃的成形

玻璃的成形性质，玻璃的成形制度，玻璃的成形方法，模型。

13、玻璃的退火和淬火

玻璃的应力，玻璃的退火，玻璃的淬火

14、玻璃瓶罐的生产

玻璃瓶罐的分类及其用途，玻璃瓶罐的基本要求，瓶罐玻璃的化学组成，玻璃瓶罐的生产工艺，玻璃瓶罐的缺陷及其消除方法。

15、平板玻璃的生产

平板玻璃制品的品种和生产工艺过程，平板玻璃的化学组成和原料，平板玻璃的熔制，平板玻璃的成形。

三、课程的教学要求

第一部分陶瓷

1、概述

课程概述，讲述课程的概况、陶瓷材料的基本概念和国内外发展现状。

2、原料各论

掌握氧化物类原料；硅酸盐类原料；碱土硅酸铝类原料；含碱硅酸铝类原料；碳酸盐、硫酸盐及硼酸盐类原料的结构和性质，了解各类原料的用途。

3、坯体组成的确定

了解陶瓷坯体的组成；理解确定配方的依据；学会坯体配方的计算。

4、坯料的成型性能

掌握可塑泥团的成型性能；泥浆的成型性能；压制用粉料的成型性能；理解调整坯料性能的添加剂的原理。

5、坯体的结构与性质的控制

掌握坯体的显微结构；普通陶瓷坯体形成过程的变化；陶瓷性能与材料键性；陶瓷强度的控制。

6、釉的形成了解釉的分类；理解确定釉料组成的依据；掌握釉料配方的计算；釉层形成过程的反应；釉料与坯体的作用；釉层的显微结构；釉层的物理化学性质；坯-釉适应性;釉的析晶。

7、原料的处理

了解原料的精选；原料的预烧；原料的合成。

8、坯料的制备

理解坯料的种类和质量要求；掌握原料的细粉碎；泥浆的脱水；造粒；坯料的陈腐和真空处理。

9、陶瓷成型方法与模具

掌握注浆成型；可塑成型；压制成型；成型模具。

10、生坯的干燥、施釉与烧成了解干燥的工艺问题；干燥制度的确定；干燥方法；釉浆的制备；施釉；掌握烧成制度的制定；低温烧成与快速烧成；烧成新方法；窑具。

第二部分玻璃

1、玻璃结构：了解硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐玻璃的结构，玻璃结构中阳离子的分类，各种氧化物在玻璃中的作用，玻璃的热历史，玻璃成分、结构、性能之间的关系。

2、玻璃的生成规律：玻璃生成的热力学条件和动力学条件，熔体结构、键性、键强对生成玻璃的作用，氧化物玻璃的生成。

3、熔体和玻璃体的相变：熔体和玻璃体的成核过程，晶体生长，微晶玻璃的核化和晶化，玻璃的分相与析晶。

4、玻璃的粘度：粘度与温度、熔体结构、玻璃组成的关系，粘度参考点及其在生产中的应用，粘度的计算。

5、玻璃的化学稳定性：玻璃的侵蚀机理，影响玻璃化学稳定性的因素。

6、玻璃的着色和脱色：离子着色，硫碳着色，胶体着色以及玻璃的脱色。

7、玻璃的原料：主要原料、辅助原料及碎玻璃。

8、配合料的制备：原料的选择、运输、储存与处理，玻璃组成的设计和确定，配合料的计算、制备和质量检验。

9、玻璃的熔制：玻璃的熔制过程，硅酸盐形成和玻璃形成，玻璃液的澄清、均化和冷却，影响玻璃熔制过程的工艺因素，玻璃熔制的温度制度，玻璃池窑用耐火材料的蚀变和选用。

10、玻璃体的缺陷：气泡、结石、条纹和节瘤。

11、玻璃的成形：玻璃的成形性质与成形制度，玻璃的成形方法。

12、玻璃的退火和淬火：玻璃的应力，玻璃的退火和玻璃的淬火。

13、玻璃瓶罐的生产：玻璃瓶罐的分类及其用途，玻璃瓶罐的基本要求，瓶罐玻璃的化学组成，玻璃瓶罐的生产工艺，玻璃瓶罐的缺陷及其消除方法。

14、平板玻璃的生产：平板玻璃制品的品种和生产工艺过程，平板玻璃的化学组成和原料，平板玻璃的熔制和平板玻璃的成形。

四、课程学时分配 讲课内容 学时

1、概述 22、原料各论 23、坯体组成的确定 24、坯料的成型性能 25、坯体的结构与性质的控制 26、釉的形成 47、原料的处理 28、坯料的制备 29、陶瓷成型方法与模具 210、生坯的干燥、施釉与烧成 4 机动 2 实验 6 合计 321、玻璃结构 22、玻璃生成规律 23、熔体和玻璃体的相变 24、玻璃的粘度 25、玻璃的化学稳定性 26、玻璃的着色和脱色 27、原料 28、配合料的制备 29、玻璃的熔制 210、玻璃体的缺陷 211、玻璃的成形 212、玻璃的退火和淬火 213、玻璃瓶罐的生产 214、平板玻璃的生产 2 实验 4 合计 32 实验 10 合计 64

五、课程的习题要求

第一部分陶瓷

无

第二部分玻璃

巩固和加深理解本课程的基本概念、基本理论，培养学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力。能够进行玻璃配合料的计算及玻璃的成分设计和有关性能的计算。

六、课程的实验内容与要求

第一部分陶瓷

1、干压成型制备试件。

2、吸水率、气孔率及体积密度的测定。

3、烧成温度与瓷体体积密度的关系。

实验目的：陶瓷工艺学实验是验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识的必要环节，通过陶瓷工艺学实验，培养学生初步具备陶瓷成型、烧结和测试等实际工作的能力，正确处理实验数据的能力，运用所学的理论解决实际问题的能力，分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。

实验要求：通过干压成型制备试件，从而了解干压成型特点；掌握烧成温度与瓷体体积密度的关系测定方法，了解烧成工艺曲线的制定原则。学会吸水率、气孔率及体积密度的测定，学会使用测试仪器，了解测试仪器的工作原理。能进行实验操作、测取数据和观察实验现象；能整理分析实验数据、绘制曲线并写出整洁的、条理清楚的、内容完整的实验报告。

第二部分玻璃

1、玻璃配合料的制备玻璃配合料均匀性的测定

2、玻璃的熔制

实验目的：验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识。培养学生初步具备设计、调整、预测产品成分、结构和性能等实际工作的能力。

实验要求：观察现象，验证理论，学习使用各种仪器。具备正确处理实验数据的能力，培养运用所学理论解决实际问题的能力、分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。在实验中严肃认真的态度和踏实细致、实事求是的工作作风。

七、课程主要参考书

理查德 J.布鲁克《陶瓷工艺》

1999.06

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材料科学与工程学院本科课程教学大纲 2 1

制定人：何巨龙关长斌 审定人：赵玉成 批准人：杨庆祥 2005年5月