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无机材料科学基础
第8次开课
开课时间: 2023年09月06日 ~ 2024年01月29日
学时安排: 3-5h
当前开课已结束 已有 2072 人参加
立即自学
往期不提供结课证书,想参加下学期课程, 点击这里预约>>
课程详情
课程评价(105)
spContent=探索无机材料奥秘,体验在线学习便捷,展开追逐梦想翅膀,跨入材料科学殿堂。中南大学《无机材料科学基础》MOOC助您梦想成真!课程包含视频、课件及题库等丰富教学资源,帮助您更好掌握无机材料组成、结构、制备、性能及其应用之间关系,使您足不出户、随时随地可提升您的无机材料科学理论和专业知识。
探索无机材料奥秘,体验在线学习便捷,展开追逐梦想翅膀,跨入材料科学殿堂。中南大学《无机材料科学基础》MOOC助您梦想成真!课程包含视频、课件及题库等丰富教学资源,帮助您更好掌握无机材料组成、结构、制备、性能及其应用之间关系,使您足不出户、随时随地可提升您的无机材料科学理论和专业知识。
—— 课程团队
课程概述

《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。


授课目标

1、以物质结构基本理论为基础,掌握物质聚集状态组成-结构-性质-应用四者之间的关系,能用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)的微观结构特征、结构缺陷种类及形成过程和变化规律来分析化学现象的本质,能从组成结构出发分析无机材料的性能特征,能运用组成-结构-性质-应用之间的关系指导无机材料配方设计和制备工艺定。

2、以材料热力学理论为基础,从相平衡的观点,掌握凝聚单元系统到三元系统相图的基本知识、基本类型和有关实际相图,重点理解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能够根据材料特性应用相图基本分析方法指导无机材料研究和生产实际,解决无机材料配方选择、性能预测和制备工艺过程中的问题。

3、以材料动力学理论为基础,掌握无机材料研究和制备高温过程中物理化学变化(包括扩散、固相反应、相变、烧结)的过程机理、过程动力学方程以及相关影响因素能应用相关原理分析表达无机材料在合成制备中微观结构的演变规律,将动力学相关知识用于材料生产过程中的工艺调控。

4、注重分析解决实际复杂工程问题能力和工程师职业性质与责任、基本职业道德规范的培养


课程大纲

0 课程简介及无机材料概述

0-1 课程简介

0-2 无机材料概述

第1章 晶体结构

1.1 晶体化学基本原理

1.2 无机化合物晶体结构及鲍林规则

1.3 硅酸盐晶体结构

第1章 晶体结构-单元测试

第1章 晶体结构-单元作业

第2章 晶体结构缺陷

2.1 点缺陷

2.2 线缺陷

2.3 面缺陷

第2章 晶体结构缺陷-单元测试

第2章 晶体结构缺陷(单元作业)

第3章 非晶态结构与性质

3.1 熔体的结构

3.2 熔体的性质

3.3 玻璃的形成

3.4 玻璃结构理论

第3章 非晶态结构与性质-单元测试

第3章 非晶态结构与性质-单元作业

第4章 固体表面与界面

4.1 固体表面及其结构

4.2 固液界面行为

4.3 粘土-水系统

第4章 固体表面与界面-单元测试

第4章 固体表面与界面-单元作业

第5章 相平衡和相图

5.1 相图在材料学科中的应用

5.2 单元系统

5.3 二元系统

5.4 三元系统

第5章 相平衡和相图(单元测验)

第5章 相平衡和相图(单元作业)

第6章 固体中的扩散

6.1 固体扩散定律

6.2 质点扩散机制

6.3 扩散系数及其测定

第6章 固体中的扩散-单元测试

第6章 固体中的扩散-单元作业

第7章 固相反应

7.2 反应动力学与过程强化

7.3 杨德模型与金斯特林格模型

7.1 固相界面的质能传递

第7章 固相反应-单元测试

第7章 固相反应-单元作业

第8章 相变过程

8.1 晶体生长热力学

8.2 晶体生长动力学

8.3 调幅分解动力学

第8章 相变过程-单元测验

第8章 相变过程-单元作业

第9章 烧结过程

9.1 烧结动力学

9.2 再结晶与晶粒生长

9.3 液相烧结

第9章 烧结过程-单元测验

第9章 烧结过程-单元作业

附录

附录I 单位换算和基本物理常数

附录II 元素离子半径表

展开全部
预备知识

要求先修大学数学普通物理学无机化学物理化学材料学概论结晶学基础等基础和学科基础课程



证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

1、罗绍华无机非金属材料科学基础北京:北京大学出版社,2013

2、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

3William D Callister. Materials Science and Engineering, An Introduction. 4th Edition Singapore: John Wiley & Sons (ASIA) Pte Lid, 2016

 


常见问题

如何学好本门课程?


A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。

B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。

C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。


中南大学
1 位授课老师
宋晓岚

宋晓岚

教授、博导

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