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1、四 川 大 学 教 案【首页】课程名称无机材料物理性能授课专业无机非金属材料工程年级2013级课程编号301127020课程类别必修课校级公共课( )；基础或专业基础课( )；专业课( )选修课限选课( )；任选课( )授课方式课堂讲授( )；实践课( )考核方式考试( )；考查( )课程教学总学时数32学分数2学时分配课堂讲授 32 学时；实践课 学时教材名称无机材料物理性能作者关振铎、张中太、焦金生出版社及出版时间清华大学出版社，1992指定参考书材料物理性能材料物理性能作者邱成军等陈树川等出版社及出版时间2003，哈尔滨工业大学出版社；1999，上海交通大学出版社。授课教师芶立职称教授单
2、位材料科学与工程学院授课时间20159-12注：表中( )选项请打“”。四 川 大 学 教 案【理、工科】周次第 1 周、第 1 次课备 注章节名称绪论及第一章无机材料的受力形变1.1无机材料的应力、应变及弹性形变授课方式理论课( )；实验课( )；实习( )教学时数2教学目的及要求让学生了解本门课程的教学目的、意义和内容一、 无机材料的受力形变与金属、高分子材料的不同之处二、 无机材料的弹性变形行为的表征教 学 内 容 提 要时间分配课程内容/要求等一、课堂讨论1：面对各种材料实物，学生分成12组讨论是什么材料？有什么用途？从而引出三大材料。二、课堂讨论2：图1.1所示，三大材料的力学性能三
3、、复习应力：在分析形变时通常用应力的概念。应变：用来描述物体内部各质点之间的相对位移的。无机材料的弹性变形行为1、广义虎克定律2、弹性模量图1.5中原子间的结合力曲线两相系统中弹性模量的估算教学重点与难点无机材料的受力形变与金属、高分子材料的不同之处表征无机材料的弹性变形行为的参量与组成、结构的关系显微结构的影响：两相系统中弹性模量的估算，气相的影响讨论、练习、作业课堂讨论题：相同尺寸的长方性陶瓷片（例如Al2O3）、铝片或铜片、橡胶条受到压力或弯力时会产生哪些现象？原因是什么？教学手段讲授与讨论、多媒体参考资料四 川 大 学 教 案【理、工科】周次第 2 周、第 2 次课备 注章节名称绪论及
4、第一章无机材料的受力形变1.2材料中晶相的塑性形变授课方式理论课( )；实验课( )；实习( )教学时数2教学目的及要求掌握大多数无机材料不能产生塑性形变的原因教 学 内 容 提 要时间分配3、粘弹件与滞弹性一些非晶体，有时甚至多晶体在比较小的应力时可以同时表现出弹性和粘性，称为粘弹性但对于实际固体这种弹性应变的产生与消除需要有限时间。固体和金属这种与时间有关的弹性称为滞弹性。聚合物的粘弹性可以认为仅仅是严重发展的滞弹性。塑性形变是指一种在外力移去后不能恢复的形变。一、晶格滑移施密德法则临界剪切应力与晶体结构的关系课堂讨论练习：面心立方结构中的密排面二、塑性形变的位错运动理论实际晶体中存在位错
5、缺陷，当受剪应力作用时，并不是晶体内两部分整体相互错动，而是位错在沿移面上沿滑移方向运动。得出无机材料产生位错困难的原因。 第 1 页教学重点与难点 粘弹性：非牛顿液体的性质大多数无机材料不能产生塑性形变的原因讨论、练习、作业课堂讨论练习：面心立方结构中的密排面教学手段讲授与讨论、多媒体参考资料注：教案按授课次数填写、每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。 四 川 大 学 教 案【理、工科】周次第3周、第 3次课备 注章节名称绪论及第一章无机材料的受力形变1.3无机材料的高温蠕变第二章2.1 脆性断裂的现象2.2 理论结合强度授课方式理论课( )；实验课( )；实习( )教学时数2教
6、学目的及要求无机材料的高温蠕变的规律、与组成、结构的关系教 学 内 容 提 要时间分配课堂复习1.3无机材料的高温蠕变典型的蠕变曲线如图1.16所示。该曲线可以分为四段：高温蠕变理论现在还不是很完善：一、蠕变的位错运动理论 这个理论能够较好的解释蠕变减速阶段和加速蠕变阶段的特点二、扩散蠕变理论 三、晶体蠕变理论四、影响蠕变的因素1、温度；2、应力；3、显微结构的影响；4、组成；5、晶体结构1.4高温下玻璃相的粘性流动脆性断裂的现象一、弹、粘、塑性形变二、脆性断裂行为三、突发性断裂与裂纹的缓慢增长理论结合强度要得到高强度的固体，就要求E和大，小。实际材料中只有一些极细的纤维和晶须其强度接近理论强
7、度值。 第 1 页教学重点与难点 蠕变的规律和影响因素理论结合强度与实际强度的差别讨论、练习、作业教学手段讲授与讨论、多媒体参考资料注：教案按授课次数填写、每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。 四 川 大 学 教 案【理、工科】周次第 4 周、第 4次课备 注章节名称2.3 Griffith微裂纹理论2.5 裂纹的起源与快速扩展授课方式理论课( )；实验课( )；实习( )教学时数教学目的及要求从理论结合强度与实际材料强度的差别引出Griffith微裂纹理论掌握Griffith微裂纹理论教 学 内 容 提 要时间分配Griffith微裂纹理论：Griffith从能量的角度来研究裂纹
8、扩展的条件。这个条件就是：物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。反之，前者小于后者，则裂纹不会扩展。一、裂纹扩展方式裂纹有三种扩展方式或类型；掰开型(型)、错开型(型)及撕开型(型)，其中掰开型扩展是低应力断裂的主要原因，也是10多年来实验和理论研究的主要对象。2.5 裂纹的起源与快速扩展一、裂纹的起源二、裂纹的快速扩展三、防止裂纹扩展的措施 第 3 页教学重点与难点无机材料的高温蠕变的规律、与组成、结构的关系Griffith微裂纹理论c=（2Er/C）1/2平面应力状态c=（2Er/（1-2）C）1/2C为裂纹半长裂纹的起源与快速扩展裂纹扩展力G=C2/E扩
9、展加速/裂纹增殖讨论、练习、作业塑性、延性、韧性课堂讨论：n份能量分别施加于有n条微裂纹的陶瓷材料与1条裂纹的陶瓷材料上会产生什么现象？为什么？教学手段讲授、多媒体参考资料注：教案按授课次数填写、每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。 第 5 页四 川 大 学 教 案【理、工科】周次第5 周、第5次课备 注章节名称2.7 显微结构对材料脆性断裂的影响2.9 提高无机材料强度改进材料韧性的途径2.10 复合材料2.11 无机材料的硬度授课方式理论课( )；实验课( )；实习( )教学时数教学目的及要求教 学 内 容 提 要时间分配2.7 显微结构对材料脆性断裂的影响2.9 提高无机材料
10、强度改进材料韧性的途径一、微晶、高密度与高纯度二、提高抗裂能力与预加应力三、化学强化四、相变增韧五、弥散增韧2.10 复合材料（简单介绍）在一种基本材料中加入另一种粉体材料或纤维材料制成复合材料是提高强度和改善脆性的有效措施，在许多方面已得到广泛应用。一、连续纤维单向强化复合材料的强度二、短纤维单向强化复合材科2.11 无机材料的硬度（简单介绍）测量方法不同，测得的硬度所代表的材料性能也各异 第 5 页教学重点与难点提高无机材料强度改进材料韧性的途径：C小，小，形成能量吸收机构讨论、练习、作业讲授之前先讨论：大家已经了解的提高无机材料强度改进材料韧性的途径有哪些？教学手段讲授与讨论、多媒体参考
11、资料注：教案按授课次数填写、每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。四 川 大 学 教 案【理、工科】周次第 6周、第 6 次课备 注章节名称第四章4.1 无机材料的热容4.2 无机材料的热膨胀授课方式理论课( )；实验课( )；实习( )教学时数教学目的及要求无机材料的热容与组成、结构的关系无机材料的热膨胀的本质、与其它性能关系教 学 内 容 提 要时间分配无机材料的热容热容是分子热运动的能量随温度而变化的一个物理量。热容是物体温度升高1K所需要增加的能量。一、晶态固体热容的经验定律和经典理论杜隆珀替定律/柯普定律二、晶态固体热容的量子理论回顾三、无机材料的热容 无机材料的热膨胀一、
12、热膨胀系数物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。实际上固体材料的热膨胀系数并不是一个常数，而是随温度稍有变化，通常随温度升高而加大。二、固体材料热膨胀机理三、热膨胀和其他性能的关系1、和结合能、熔点2、与温度、热容 3、和结构四、多晶体和复合材料的热膨胀五、陶瓷制品表面釉层的热膨胀系教 第 页教学重点与难点无机材料的热膨胀本质讨论、练习、作业为什么频率高的格波称为光频支？不同种类原子相对运动，形成频率较高的波隔热保温材料设计的基本思路？教学手段讲授、讨论、多媒体参考资料注：教案按授课次数填写、每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。四 川 大 学 教 案【理、工科】周次第 7周、第 7次课备 注章节名称4.3 无机材料的热传导4.4 无机材料的热稳定性授课方式理论课( )；实验课( )；实习( )教学时数教学
