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《玻璃工艺学》课程教学大纲英文名称:GlassesTechnology课程编码：E014404课内教学时数：80学时，其中课堂授课64学时，实验16学时。学分：5学分；适用专业：无机非金属材料工程本科开课单位：应用化学与环境工程系撰写人：王秋芹审核人：制定（或修订）时间：2014年8月一、课程的性质和任务玻璃工艺学是无机非金属材料专业的主要专业选修课程之一。本课程旨在使学生掌握玻璃工艺的同时，培养学生实践能力，培养自学、讲解、协作和分析的综合能力。要求学习本课程前应修完普通物理、材料物理、普通化学、材料科学基础、材料制备技术、无机材料化学、玻璃与非晶态材料等课程。开设这门课的目的是让学生了解玻璃的种类、结构特点、基本性能、原料组成和制备工艺，了解玻璃在各个领域的应用现状和发展趋势。通过这门课的学习使学生对玻璃的性能和生产工艺过程有一个初步的掌握。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点第一单元玻璃的定义与结构㈠基本要求了解玻璃的发展历史，玻璃的发展前景，玻璃的通性，玻璃的结构理论，掌握玻璃组成、结构与性能之间的关系。了解玻璃结构的研究方法。㈡教学重点玻璃的结构理论㈢教学难点玻璃组成、结构与性能之间的关系㈣教学内容1、玻璃的定义2、玻璃的通性3、玻璃的结构（1）玻璃的结构理论（2）传统玻璃结构（3）重金属玻璃结构（4）非氧化物玻璃的结构（5）金属玻璃的结构（6）有机玻璃的结构。4、玻璃组成、结构与性能之间的关系（1）玻璃的阳离子分类（2）玻璃组成对结构的影响（3）结构对性质的影响。5、玻璃结构的研究方法第二单元玻璃的形成与规律㈠基本要求通过本章的教学使学生了解玻璃形成方法，初步了解各种氧化物在玻璃熔体中的作用，理解玻璃的类型及结构学说，掌握玻璃的生成规律及玻璃成分、结构和性能之间的关系，领会玻璃的生成规律。㈡教学重点玻璃的类型及结构学说。㈢教学难点玻璃形成的动力学，热力学。㈣教学内容1、玻璃形成物资（1）结晶化学理论（2）氧化物在玻璃中的作用2、玻璃形成方法（1）熔体冷却法（2）气相制备技术（3）液相制备技术（4）固相制备技术。3、玻璃形成热力学4、玻璃形成动力学5、玻璃形成范围（1）一元系统玻璃（2）二元系统玻璃（3）三元系统玻璃6、金属玻璃（1）金属玻璃的形成能力（2）金属玻璃的制备技术（3）金属玻璃的性能与应用第三单元玻璃的分相与析晶㈠基本要求了解玻璃的分相，掌握分相机理，了解微晶玻璃的制备工艺方法，掌握玻璃析晶及析晶缺陷，了解微晶玻璃及其制备工艺。㈡教学重点分相机理㈢教学难点玻璃析晶及析晶缺陷㈣教学内容1、玻璃分相（1）两种分相结构及机理（2）二元系统玻璃分相（3）三元系统玻璃分相（4）玻璃分相原因（5）分相对玻璃性能的影响2、玻璃析晶（1）成核过程（2）晶体生长（3）影响玻璃析晶的因素3、玻璃的析晶缺陷（1）玻璃析晶缺陷产生的原因（2）影响玻璃析晶缺陷产生的因素4、微晶玻璃（1）微晶玻璃的概述（2）微晶玻璃的制备方法第四单元玻璃的性质㈠基本要求了解玻璃的密度、粘度、表面张力等参数。掌握玻璃的光学、力学、电学、热学、化学性质。㈡教学重点玻璃的粘度，表面张力。㈢教学难点玻璃的光学、力学、电学、热学、化学性质。㈣教学内容1、玻璃的密度（1）玻璃密度与成分的关系（2）玻璃密度与温度及热历史的关系（3）玻璃密度与压力的关系（4）玻璃密度的测量方法2、玻璃的黏度（1）玻璃黏度与温度的关系（2）玻璃黏度与玻璃组成的关系（3）玻璃黏度与生产的关系（4）玻璃黏度的计算方法（5）玻璃黏度的测量方法3、玻璃的表面张力（1）玻璃表面张力的物理含义及应用（2）玻璃表面张力的影响因素（3）玻璃表面润湿性及影响因素4、玻璃的表面性质（1）玻璃表面结构和表面成分（2）玻璃表面离子交换（3）玻璃的表面吸附5、玻璃的力学性质（1）玻璃的力学基本概念（2）玻璃的机械强度6、玻璃的热学性质（1）玻璃的热膨胀系数（2）玻璃的比热容（3）玻璃的导热系数（4）玻璃的热稳定性7、玻璃的电学性质（1）导电性（2）介电性（3）电性能的测量方法8、玻璃的光学性能（1）玻璃的折射率（2）玻璃的光学常数（3）玻璃的反射、吸收和透过9、玻璃的化学稳定性（1）玻璃的侵蚀机理（2）影响玻璃化学稳定性的因素（3）玻璃化学稳定性的测量第五单元玻璃着色与脱色㈠基本要求掌握玻璃颜色，掌握玻璃着色机理，掌握玻璃脱色机理。㈡教学重点玻璃着色机理；玻璃脱色机理。㈢教学难点玻璃着色机理；玻璃脱色机理。㈣教学内容1、玻璃颜色（1）概述（2）颜色三要素（3）色度图与色坐标2、玻璃着色机理（1）离子着色（2）金属胶体着色（3）硫、硒及化合物着色3、玻璃脱色（1）玻璃的脱色原理（2）硒钴脱色中的问题第六单元玻璃成分设计㈠基本要求了解玻璃成分设计原则，掌握玻璃各种性质的计算。㈡教学重点玻璃密度；热膨胀系数；比热容；热导率；光学性质；吸收X射线和y射线性质的计算。㈢教学难点玻璃机械性质；电学性质；化学稳定性；黏度；表面张力；熔化温度；析晶性能计算。㈣教学内容1、玻璃成分设计（1）概述（2）玻璃成分的表示方法（3）玻璃成分设计原则（4）玻璃成分设计方法2、玻璃性能计算（1）密度的计算（2）热膨胀系数的计算（3）比热容的计算（4）热导率的计算（5）光学性质的计算（6）吸收X射线和y射线性质的计算（7）机械性质的计算（8）电学性质的计算（9）化学稳定性的计算（10）黏度的计算（11）表面张力的计算（12）熔化温度的计算（13）析晶性能的计算第七单元玻璃的原料与配料㈠基本要求掌握玻璃的主要原料，了解玻璃的辅助原料，了解玻璃的脱色剂，了解玻璃的乳浊剂、助熔剂、氧化剂与还原剂，掌握玻璃配合料的计算、制备。㈡教学重点玻璃主要原料；玻璃配合料的计算。㈢教学难点玻璃的辅助原料㈣教学内容1、玻璃的主要原料（1）各种氧化物2、辅助原料（1）澄清剂（2）着色剂3、脱色剂4、乳浊剂5、助溶剂6、氧化剂与还原剂7、配合料的计算8、配合料的制备第八单元玻璃的熔制与窑炉㈠基本要求掌握玻璃的熔制过程，了解玻璃溶质的影响因素，了解玻璃的熔窑类型，掌握玻璃熔制温度制度及玻璃熔制强制均匀方法。㈡教学重点玻璃的熔制过程㈢教学难点玻璃熔制温度制度㈣教学内容1、玻璃的熔制过程（1）硅酸盐的形成（2）玻璃的形成（3）玻璃液的澄清（4）玻璃液的均化（5）玻璃液的冷却2、玻璃熔制的配合料挥发3、玻璃熔制的影响因素4、玻璃熔窑类型（1）坩埚窑（2）火焰池窑（3）电加热的池窑5、玻璃的熔制温度制度6、玻璃熔制强制均化方法第九单元玻璃的成形㈠基本要求掌握玻璃的成形原理，了解玻璃成形制度，了解玻璃成形方法。㈡教学重点玻璃的成形原理㈢教学难点玻璃成形方法㈣教学内容1、玻璃的成型原理（1）玻璃粘度（2）玻璃表面张力（3）玻璃热学性质2、玻璃的成形制度3、玻璃成形方法（1）机械供料（2）压制法（3）吃制法（4）拉制法（5）压延法（6）浇铸法（7）烧结法（8）离心法（9）喷吹法（10）成球法第十单元玻璃的加工㈠基本要求了解玻璃冷加工，了解玻璃热加工，掌握玻璃热处理与封接，掌握玻璃的强化。㈡教学重点玻璃表面处理。㈢教学难点玻璃热加工，玻璃表面处理。㈣教学内容1、玻璃冷加工（1）研磨和抛光（2）切割，喷砂，钻孔，切削2、玻璃热加工（1）热加工原理（2）热加工的主要方法3、玻璃表面处理（1）化学蚀刻（2）化学抛光（3）表面金属涂层（4）表面导电膜（5）表面憎水涂层（6）表面着色（7）表面光学薄膜4、玻璃封接（1）封接原理（2）封接的形式5、玻璃的强化处理（1）物理强化（2）化学强化第十一单元玻璃的热处理㈠基本要求掌握玻璃退火原理，掌握玻璃退火制度，了解玻璃退火温度的测定方法。㈡教学重点玻璃退火原理。㈢教学难点玻璃退火制度。㈣教学内容1、玻璃应力（1）玻璃中的热应力（2）应力与机械应力2、玻璃退火原理3、玻璃退火制度（1）加热阶段（2）保温阶段（3）慢冷阶段（4）快冷阶段。4、玻璃退火制度与组成的关系5、玻璃退火温度的测定（1）粘度计法（2）热膨胀仪法（3）差热法（4）双折射法第十二单元玻璃的缺陷与控制㈠基本要求了解玻璃中的气泡，掌握玻璃中的结石。㈡教学重点玻璃中的气泡。㈢教学难点结石。㈣教学内容1、玻璃中的气泡（1）一次气泡（2）二次气泡（3）其他类型气泡2、结石（1）配合料结石（2）耐火材料结石（3）析晶结石3、条纹与节瘤（1）条纹（2）节瘤三、课程学时分配教学单元内容总学时学时安排讲授实验上机课程设计其它1玻璃的定义与结构222玻璃的形成与规律443玻璃的分相与析晶444玻璃的性质665玻璃着色与脱色446玻璃成分设计887玻璃的主要原料与配料888玻璃的熔制与窑炉889玻璃的成型6610玻璃的加工6611玻璃的热处理4412玻璃的缺陷与控制44合计6464四、实验教学环节项目的教学要求及教学时间安排见无机非金属材料工程本科专业实验大纲五、本课程与其它课程的联系学习本课程应具备材料物理性能、无机材料科学基础、无机非金属材料工艺学、玻璃生产基础等基础课知识。六、本课程的特点及教法、学法建议1、对基本概念、基本理论及基本分析方法的要求并重。2、实验课程是重要的学习与实践环节。3、对基本理论的讲解需与生产实际相关联。七、考核类型、考核方式与成绩评定㈠考核类型：考试㈡考核方式与成绩评定：考核方式：闭卷。八、建议使用教材及主要教学参考资料㈠教材：田英良，孙诗兵主编．新编玻璃工艺学．中国轻工业出版社，2009，06.㈡主要教学参考资料：1、张锐编著，《玻璃工艺学》，化学工业出版社，2008，082、赵彦钊编著，《玻璃工艺学》，化学工业出版社，2008，01