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《陶瓷材料学》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：陶瓷材料学英文名称：Ceramic Materials二、课程代码及性质课程代码:0801852课程性质:专业核心课,必修课三、学时与学分总学时：40（理论学时：40学时；实践学时：0学时）学分：2.5四、先修课程材料科学基础、材料力学、工程材料学、金属材料学五、授课对象本课程面向材料科学与工程专业、材料成型及控制工程专业学生开设六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程的教学目的:1. 掌握陶瓷材料的晶体结构及平衡相图，具备分析晶体结构并根据相图进行成分设计及工艺制定的能力；2. 掌握陶瓷材料的烧结机理，了解陶瓷材料的烧结工艺及影响因素，具备运用所学知识进行烧结工艺制定、组织结构分析的能力；3. 理解陶瓷材料的脆性断裂失效机理，掌握陶瓷材料的增韧方法及机理，具备运用所学知识进行高强高韧复合陶瓷设计的能力；4. 了解陶瓷材料的发展前沿，掌握其发展特点与动向，具备研发新型陶瓷材料的知识与能力。
七、教学重点与难点：教学重点：具体陶瓷材料的晶体结构，陶瓷材料的平衡相图，陶瓷材料的烧结，陶瓷材料的断裂力学与增韧。
教学难点：典型陶瓷材料的晶体结构分析、三元相图分析、陶瓷材料的断裂韧性分析。
八、教学方法与手段：教学方法：(1)以课堂讲授为主，阐述该课程的基本内容，保证主要教学内容的完成；(2)安排适量的课堂讨论环节，使学生通过课下的资料查阅而掌握基本的专业资料获取方法、途径、整理归纳和讲演能力。
教学手段：(1)运用现代教学工具，在课堂上通过PPT讲授方式，实现图文并茂，形象直观；(2)收集典型陶瓷实物，在课堂上进行针对性讲授。
九、教学内容与学时安排1.总体安排教学内容与学时的总体安排，如表2所示。
各章节的具体内容如下：第一章绪论(2学时)1.1 陶瓷材料的定义1.2 陶瓷材料的发展史1.3 陶瓷材料的键特性与基本性能1.4 典型陶瓷材料及其应用1.5陶瓷材料未来发展及关键问题第二章陶瓷材料的晶体结构(8学时)2.1 离子晶体的结构规则—鲍林规则2.2 几种典型的晶体结构2.2.1 MX结构2.2.2 MX2结构2.2.3 M2X结构2.2.4 M2X3结构2.3 硅酸盐陶瓷的晶体结构2.3.1硅酸盐陶瓷的晶体结构特点及分类2.3.2岛状硅酸盐陶瓷晶体结构2.3.3组群状硅酸盐陶瓷晶体结构2.3.4链状硅酸盐陶瓷晶体结构2.3.5层状硅酸盐陶瓷晶体结构2.3.6架状硅酸盐陶瓷晶体结构第三章非晶态与玻璃结构(4学时)3.1 非晶态原子结构3.1.1 非晶态原子结构特点3.1.2 非晶态物质的结构表征方法3.1.3 非晶态物质的热学参数表征3.1.4 非晶态结构的制备方法3.2 氧化物玻璃3.2.1硅酸盐玻璃3.2.2硼酸盐玻璃3.2.3磷酸盐玻璃第四章陶瓷材料的平衡相图(8学时)4.1陶瓷系统相平衡特点4.2单元系统相图4.2.1 SiO2系统相图4.2.2 ZrO2系统相图4.3 二元系统相图4.3.1 具有低共熔点的二元系统4.3.2 生成一致熔融化合物的二元系统4.3.3 生成不一致熔融化合物的二元系统4.3.4 固相中有化合物形成或分解的系统4.3.5 具有多晶转变的系统4.3.6 具有液相分层的系统4.3.7 形成连续固溶体的系统4.3.8 形成不连续固溶体的系统4.4 三元系统相图4.4.1 具有三元最低共熔点的系统4.4.2 生成一个一致熔融二元化合物的三元系统相图4.4.3 生成一个不一致熔融二元化合物的三元系统4.4.4 生成一个固相分解的二元化合物的三元系统4.4.5 具有低温稳定的二元化合物的三元系统4.4.6 具有同组成熔融三元化合物的系统4.4.7 具有异组成熔融三元化合物的系统4.4.8 具有两种液相分层的三化合物的系统第五章陶瓷材料的烧结(4学时)5.1概述5.2 烧结动力学5.3 固相烧结及机理5.4 液相烧结及机理5.5 陶瓷烧结的影响因素5.6 特色烧结方法及装备第六章陶瓷材料的脆性与增韧(2学时)6.1 陶瓷材料的脆性机理6.2 陶瓷材料的增韧6.2.1 相变增韧6.2.2 微裂纹增韧6.2.3 裂纹偏折和弯曲增韧6.2.4 裂纹分支增韧6.2.5 桥联与拔出增韧6.2.6 延性颗粒增韧6.2.7 残余应力增韧6.2.8 压电效应损耗能量增韧6.2.9 电畴翻转增韧6.2.10 复合韧化机制第七章陶瓷材料的断裂力学(6学时)7.1 陶瓷断裂强度的微裂纹理论7.2裂纹尖端应力和应力场强度因子7.3断裂韧度的测量与计算第八章先进结构陶瓷(6学时)8.1氧化铝(Al2O3)结构陶瓷8.2氮化硅(Si3N4)结构陶瓷8.3碳化硅(SiC)/高温结构陶瓷8.4增韧氧化物结构陶瓷8.5 其他结构陶瓷3.各章节的课后思考题（作业）及讨论要求思考题（课后作业）：第1章思考题：(1) 陶瓷材料的键结合有何特点，对性能有何影响?(2) 陶瓷材料的具体应用领域有哪些，其依据是什么?第2章思考题：(1) 分别以Al2O3、ZrO2、Si3N4为例，从结合键的角度分析这上述陶材料的切削加工性。
《陶瓷材料学》教案材料科学与工程学院王玉金2012年3月第0章序论一、陶瓷概论1. 三大材料：金属材料有机高分子材料无机非金属材料（陶瓷）2. 陶瓷材料特点1) 种类多: 原料品种多2) 性能广：力学、热学、电学、磁学、光学、生物3) 制备工艺不同3. 陶瓷的分类(1) 广义、狭义(2) 功能结构陶瓷：发挥其机械、热、化学等功能，要求耐高温、耐腐蚀、耐磨损 功能陶瓷：利用其电、磁、声、光、热、弹性等直接效应以及它们的偶合效应，所提供的一种或多种性质生物陶瓷：医学生物材料(3) 化学性质氧化物: Al2O3,ZrO2,TiO2,SiO2,MgO,ZnO碳化物: SiC, TiC, B4C, ZrC, HfC, TaC氮化物: Si3N4,TiN,ZrN,BN,GaN硼化物：TiB, TiB2,ZrB2, MgB2硅化物：MoSi2硫化物：ZnS卤化物：CaF2硅酸盐：LiAlSiO4(4) 形态单晶多晶复合材料z颗粒z晶须、纤维z薄膜、涂层z块材：致密材料，多孔材料二、本课程的内容体系及教学目的和要求1. 内容体系成分→工艺→组织→性能→应用第一章陶瓷材料的结构第二章表面、界面及陶瓷显微组织第三章陶瓷制备工艺原理第四章陶瓷材料的力学性能（重点）第五章陶瓷的强韧化（重点）第六章常用的机构陶瓷材料2.教学目的了解和掌握陶瓷材料的晶体结构、一般组织、制备方法、主要的力学性能，特别是强韧化机理和途径，及其分类和应用，为学生今后进一步从事相关材料的研究打下基础。
3. 基本要求(1) 了解各种陶瓷材料的晶体结构和缺陷形式；(2) 掌握陶瓷材料各种力学性能与成分、组织的关系及其影响因素；(3) 掌握陶瓷及陶瓷基复合材料的韧化机理和韧化途径；(4) 熟悉陶瓷材料力学性能的测试方法及分析方法；(5) 了解常用的陶瓷材料的种类、性质及其应用；(6) 具备一定的科学实验能力，包括仪器选择、综合对比分析、合理使用等。
三、课程的学习方法及考核1. 教学方法：课堂讲解、课堂讨论2. 考核方法：平时成绩50％，期末成绩50％四、教材及参考书1.周玉，陶瓷材料学，哈尔滨工业大学出版社，19952.金志浩等，工程陶瓷材料，西安交通大学出版社，20003.郭瑞松等，工程结构陶瓷，天津大学出版社，20024.张清纯，陶瓷材料的力学性能，科学出版社，19875.关振铎等，无机材料物理性能，清华大学出版社，19926.张长瑞，郝元恺，陶瓷基复合材料—原理、工艺、性能与设计，国防工业出版社，2001第一章 陶瓷材料的结构1.1原子间结合力（1.1～1.3节参考陶瓷材料学）一、化学键强键：共价键陶瓷离子键金属键⎯金属弱键：范德华力氢键二、电负性A、B两种元素组成的陶瓷中离子键性比例：∆x＝⎜x A-x B⎜，∆x越大离子键性越强，∆x＝0为完全共价键性。
