《材料概论》课程教学大纲
课程名称：材料概论
英文名称：Introduction to Materials
适用专业：材料化学专业、应用化学专业
课程类型：专业任选课
课程性质：专业任选课
制定单位：材料化学教研室
制定时间：2016年5月
（一）课程教学的要求
1、掌握材料的四大要素。
2、从材料四大要素出发，认识和理解材料科学与工程中的问题，建立大材料的概念。
3、了解材料的组成、结构与性能之间的关系。
4、掌握材料的制备方法。
5、掌握材料的成型工艺。
6、了解10种产品（玻璃、水泥、金属、高分子材料等）的生产工艺流程、应用。
7、在学习具体材料的基础上，做到举一反三，深刻了解各种材料的共同之处，了解开发和应用上的相互借鉴、相互替代、相互补充。
8、 了解材料的应用领域及其前景。
9、了解材料与环境的关系。
10、掌握比较、选择材料的方法。
11、了解材料选择与资源循环利用之间的关系。
（二）教学安排
根据课时要求，10章内容可在第一学期（34学时）完成。
（三）考核方式
作业成绩、平时成绩、期终考查成绩，分别占10%、20%、70%。
第一章 材料与材料科学（3学时）
教学目的：
明确材料的四大要素、定义，介绍材料的地位、作用与发展。
基本要求：
1、学习材料的定义
2、了解材料的地位、作用与发展
3、学习掌握材料四大要素
重点：
材料四大要素
基本内容：
一、材料的地位、作用与发展
1、材料的发展史
2、各个历史时期的材料
3、材料的地位
二、材料的定义和分类
1、材料具备的几个要点
2、材料定义
3、材料的分类
三、材料的要素
1、材料的四个要素
2、四要素之间的关系
3、仪器设备和分析与建模
四、材料科学与工程的发展趋势
1、从四大要素出发
2、从设计、材料和工艺一体化出发
第二章 材料的组成、结构与性能（3学时）
教学目的：
掌握材料组元的结合形式。了解三大材料的化学组成。了解三大材料中的化学键合。复习晶体结构的基本特征，掌握结构的不完整性、各类缺陷形成的原因。了解三大材料的结构。了解各类材料的性能特点。了解性能包含的几个方面。从不同的微观层次上了解材料的组成和结构特征与性能间的关系。
基本要求：
1、学习掌握材料组元的结合形式，组元、相、组织的定义、特点。
2、掌握固溶体、聚集体、复合体的定义、特点、分类、应用。
3、掌握三大材料的化学组成。
4、从三大材料中的化学键合、晶体结构的基本特征、结构的不完整性等方面，分析掌握三大材料的结构。
5、了解三大材料的性能特点。
重点:
从三大材料中的化学键合、晶体结构的基本特征、结构的不完整性等方面，分析掌握三大材料的结构与性能间的关系。
难点:
三大材料中的化学键合、晶体结构的基本特征、结构的不完整性
基本内容:
一、材料的组成
1、材料组元的结合形式
2、材料的化学组成
二、材料的结构
1、材料中的化学键合
2、晶体结构基础
3、三大材料的结构
三、材料的性能
1、化学性能
2、力学性能
3、热学性能
4、电性能
5、光学性能
6、磁性
第三章 材料的制备方法（3学时）
教学目的：
了解材料的制备方法中原材料的选用。了解原料的分类、原料的合成。掌握材料制备合成的几种方法。了解材料的制备工艺过程。了解材料制备中选用的设备。
基本要求：
1、了解原材料的分类
2、掌握选矿的基本任务、基本方法
3、了解原料的选用与合成。
4、掌握材料合成方法
5、了解材料制备工艺过程
重点：
选矿的基本任务与意义、材料制备方法
难点：
原材料的合成与选用
基本内容：
一、原材料的选用与合成
1、天然矿物原料
2、无机合成原料
3、天然高分子化合物
4、有机合成原料
二、工艺过程与方法
1、气相法
PVD、CVD
2、液相法
熔融法、溶液法、沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法
3、固相法
高温烧结法、自蔓延高温合成法、固相缩聚、热分解法
第四章 材料成型（3学时）
教学目的：
了解材料成型加工方法。
基本要求：
1、了解三大材料的成型方法。
2、了解各成型方法的工艺流程。
3、了解成型过程中的影响因素。
重点：
三大材料的成型方法。
基本内容：
一、材料的成型加工
1、成型意义、涉及内容、与性能的关系、过程
2、成型方法
3、加工方法
4、成型特性 两方面、四类别
二、自由流动成型
1、金属砂型铸造：工艺流程、各步介绍
2、橡胶浸渍成型：工艺流程、各步介绍
3、陶瓷注浆成型：工艺流程、各步介绍
三、受力流动成型
1、塑料注塑成型：过程、工艺流程、各步介绍、影响因素
2、玻璃吹制成型：过程、工艺流程、各步介绍、影响因素
四、 受力塑性成型
1、金属锻造
2、陶瓷挤压成型
3、橡胶压出成型
第五章 10种产品生产过程概述（9学时）
教学目的和要求：
1、了解10种产品的发展历史、分类。
2、学习掌握玻璃、陶瓷、水泥、金属、高分子材料的工艺生产流程。
3、了解10种产品生产的基本原理。
重点：
10种产品的工艺生产流程。
难点：
10种产品生产的基本原理。
基本内容：
一、玻璃的生产
1、分类、发展历史
2、生产工艺：成分、原料、工艺流程
二、陶瓷的生产
1、分类、发展历史
2、普通陶瓷的制备工艺：原料、工艺流程
3、特种陶瓷生产的工艺过程：原料、工艺流程
三、水泥的生产
1、分类、发展历史
2、组成
3、原料
4、生产工艺流程
5、生料的制备
6、熟料的煅烧
7、与环境的关系
四、黑色金属的生产
1、分类、发展历史、作用
2、炼铁：原料、工艺流程、基本原理、
3、钢冶炼：基本原理、方法、
五、有色金属的生产
1、分类、发展历史、作用
2、冶金方法
3、铜的冶炼：原料、工艺流程
4、铝及铝合金的冶炼：原料、生产方法、工艺流程
六、合成丁苯橡胶及橡胶轮胎的生产
1、概述
2、丁苯橡胶的生产：分类、合成方法、加工
3、橡胶轮胎的生产：轮胎结构、种类、生产原料、、生产工艺流程、发展趋势
七、聚乙烯及聚乙烯薄膜生产
1、聚乙烯树脂生产：种类、制造方法、结构与性能
2、聚乙烯薄膜生产
八、聚氯乙烯及聚氯乙烯电缆料生产
1、聚氯乙烯树脂生产：种类、原料、方法
2、聚氯乙烯电缆料生产：物料组成、加工方法
九、聚丙烯腈纤维的生产
1、合成纤维的概述：种类、生产方法
2、聚丙烯腈纤维的生产：制备方法、加工方法
十、环氧树脂及其玻璃钢的生产
1、环氧树脂生产：种类、制造方法
2、玻璃钢生产：制造方法、应用
第六章 材料应用（3学时）
目的及要求：
了解材料的应用领域
重点：
了解材料的应用领域
基本内容：
一、结构材料
1、用途、性能
2、高温结构材料：优点、发展系统、氧化物、非氧化物、高温系材料
3、超硬结构材料
4、高强高韧结构材料
二、包装材料
1、玻璃陶瓷包装
2、金属包装
3、塑料包装
三、建筑材料
1、概述
2、墙体材料
3、防水密封材料
4、保温隔热材料
5、装饰装修材料
6、水泥及混凝土材料
四、功能材料
1、电功能材料
2、磁功能材料
3、智能材料
4、敏感材料
5、光功能材料
6、形状记忆材料
7、梯度功能材料
五、生物材料
1、生物无机非金属：范畴、特点、分类、应用
2、生物高分子材料：人工脏器、人工组织、体外使用的医用、药用高分子
3、生物金属材料
4、生物复合材料
5、治疗癌用的玻璃
六、化工材料
1、化工设备对材料的一般要求、选用原则
2、金属材料的使用：碳钢、合金钢、铸铁、有色金属
3、无机非金属材料的使用：化工陶瓷、化工搪瓷、化工玻璃
4、高分子材料的使用：涂料、塑料、玻璃钢、橡胶
七、农用材料
1、在田间作业上的应用：应用举例
2、农田排灌：铁管、水渠
3、农业机械：收割机
八、纳米材料
1、制备方法：粉体、块材料的制备
2、性质和应用
九、复合材料
1、举例、定义
2、组成、分类、特点
3、增强体：分类、特点
4、基体：三种类型各自特点、分类
5、应用
十、其他材料
1、三大材料在各个领域中的应用
2、汽车材料、电子电器与信息材料、机械材料、航天航空材料、船舶材料、日常生活及办公用品材料
第七章 材料与环境（2学时）
目的及要求：
1、了解材料的腐蚀原因。
2、掌握金属材料的腐蚀原因、防护
重点：
掌握金属材料的腐蚀原因、防护
难点：
掌握金属材料的腐蚀原因、防护
基本内容：
一、金属材料的腐蚀与防护
1、腐蚀本质、三大材料的稳定性
2、电化学作用：过程、条件
3、影响腐蚀的因素：结构因素、钝性、极化
4、腐蚀的类型：8类、发生原因、表现形式
5、腐蚀的防护
二、其他材料与环境的相互作用
1、高分子材料的环境劣化
2、废弃高分子材料：消除方法
3、陶瓷的环境劣化：影响因素
第八章 比较与选择（2学时）
目的及要求：
1、掌握材料的选择标准。
2、了解材料的发展方向
重点：
掌握材料的选择标准。
难点：
掌握材料的选择标准。
基本内容：
一、概述
理想材料、考虑的性能
二、性能比较
使用温度、强度、延展性、韧性、弹性模量、物理性质
三、其他选择标准
四、材料的未来：发展方向、发展领域
第九章 生态环境材料与资源循环利用（2学时）
目的及要求：
1、了解环境、资源与污染之间的关系
2、了解生态环境材料与资源循环利用
基本内容：
一、环境、资源与污染
1、人类面临的3大问题
2、我国当前环境、资源状况
3、材料与环境污染
4、发展循环产业
二、生态环境材料
1、环境材料的特征
2、金属类
3、无机非金属类
4、高分子类
三、资源循环利用
1、金属材料再生
2、无机非金属材料再生
3、高分子材料再生
第十章 材料的一些表征手段（3学时）
目的和要求：
掌握材料的一些表征手段。
重点：
掌握材料的一些表征手段
基本内容：
一、XRD
二、DRS
三、IR
四、SEM、TEM
五、NMR
五、BET
六、ESR
七、LC/MS
八、GC、LC
第十一章 课堂讨论、考查（1学时）
