冶金与材料制备工程科学

本书是《学科发展战略研究报告》之一。这套调研报告是国家自然科学基金委员会邀请有关科学家、情报专家、科技管理专家组成的多个学科发展战略研究组的研究成果。这些成果具有较高的科学性、权威性和可行性，对发展我国科技事业有重要指导意义。本书从战略高度论述了冶金与材料制备工程科学在社会发展和国民经济建设中的战略地位和作用；对矿物工程、冶金物理化学、冶金反应工程、钢铁冶金工程、有色冶金工程、粉末冶金、冶金新工艺新方法、冶金过程工程、材料制备与加工、冶金耐火材料、冶金节能及冶金环境工程12个主要分支学科的形成、国内外发展现状和发展趋势进行了深入的分析；指出了我国冶金与材料制备工程学科发展战略的基本思想、方向和目标；确定了近中期重点发展领域和优先支持的课题，并提出了实现战略目标的基本对策、措施和建议。

第1章 总论

1.1 冶金与材料制备工程学科范畴与战略地位

1.2 冶金与材料制备工程科学发展现状

1.3 冶金与材料制备工程科学发展趋势

1.4 冶金与材料制备工程学科发展战略目标

1.5 冶金与材料制备工程学科优先发展方向

1.6 冶金与材料制备工程学科发展对策与建议

第2章 矿物工程

2.1 矿物工程学科范畴与战略地位

2.2 矿物工程学科发展回顾、现状与趋势

2.3 矿物工程学科战略目标与优先发展方向

参考文献

第3章 冶金物理化学

3.1 冶金物理化学学科范畴与战略地位

3.2 冶金物理化学学科发展回顾、现状与趋势

3.3 冶金物理化学学科战略目标与优先发展方向

参考文献

第4章 冶金反应工程

4.1 冶金反应工程学科范畴与战略地位

4.2 冶金反应工程学科发展回顾、现状与趋势

4.3 冶金反应工程学科战略目标与优先发展方向

4.4 冶金反应工程学科发展对策与建议

参考文献

第5章 钢铁冶金工程

5.1 钢铁冶金工程学科范畴与战略地位

5.2 钢铁冶金工程学科发展回顾、现状与趋势

5.3 钢铁冶金工程学科战略目标与优先发展方向

5.4 钢铁冶金工程学科发展对策与建议

参考文献

第6章 有色金属冶金工程

6.1 有色金属冶金工程学科范畴与战略地位

6.2 有色金属冶金工程学科发展回顾、现状与趋势

6.3 有色金属冶金工程学科战略目标与优先发展方向

6.4 有色金属冶金工程学科发展对策与建议

参考文献

第7章 粉末冶金

7.1 粉末冶金学科范畴与战略地位

7.2 粉末冶金学科发展回顾、现状与趋势

7.3 粉末冶金学科战略目标与优先发展方向

7.4 粉末冶金学科发展对策与建议

参考文献

第8章 冶金新工艺新方法

8.1 冶金新工艺新方法学科范畴与战略地位

8.2 冶金新工艺新方法学科发展回顾、现状与趋势

8.3 冶金新工艺新方法学科战略目标与优先发展方向

8.4 冶金新工艺新方法学科发展对策与建议

参考文献

第9章 冶金过程工程

9.1 冶金过程工程学科范畴与战略地位

9.2 冶金过程工程学科发展回顾、现状与趋势

9.3 冶金过程工程学科战略目标与优先发展方向

参考文献

第10章 材料制备与加工工程

10.1 材料制备与加工工程学科范畴与战略地位

10.2 材料制备与加工工程学科发展回顾、现状与趋势

10.3 材料加工工程学科战略目标与优先发展方向

10.4 材料制备与加工工程学科发展对策与建议

参考文献

第11章 冶金耐火材料

11.1 冶金耐火材料学科范畴与战略地位

11.2 冶金耐火材料学科发展回顾、现状与趋势

11.3 冶金耐火材料学科战略目标与优先发展方向

11.4 冶金耐火材料学科发展对策与建议

参考文献

第12章 冶金环境工程

12.1 冶金环境工程学科范畴与战略地位

12.2 冶金环境工程学科发展回顾、现状与趋势

12.3 冶金环境工程学科战略目标与优先发展方向

12.4 冶金环境工程学科发展对策与建议

参考文献

第13章 冶金节能

13.1 冶金节能学科范畴与战略地位

13.2 冶金节能学科发展回顾、现状与趋势

13.3 冶金节能学科战略目标与优先发展方向

13.4 冶金节能学科发展对策与建议

参考文献

附录1 冶金与矿业学科分类代码

附录2 冶金与材料制备工程领域部分院士、国家杰出青年科学基金获得者、创新团队名单

附录3 “九五、十五”间工程科学一处资助冶金与材料制备工程领域重大、重点项目清单2100433B

冶金与材料制备工程科学

作者： 国家自然科学基金委员会工程与材料科学部 定价： ¥ 60.00 元

出版日期： 2006年08月出版社： 科学出版社

ISBN： 7-03-017318-X/TF.57 开本： 32 开

类别： 材料科学 页数： 295 页

《量子力学》、《材料科学基础》、《物理化学》、《材料力学性能》、《材料物理性能》、《材料制备与装备工艺》、《材料失效分析》、《材料固态相变》、《功能材料》、《材料设计研究前沿》。

第1章引言1

1.1材料与工程材料1

1.1.1材料1

1.1.2材料科学与工程1

1.1.3工程材料的分类2

1.2材料合成与制备3

1.2.1材料合成与制备的概念3

1.2.2材料合成与制备的意义4

1.3本课程的学习内容和方法4

1.4材料合成与制备的发展5

参考文献5

思考题6

第2章常用金属材料的制备7

2.1冶金工艺7

2.1.1火法冶金7

2.1.2湿法冶金8

2.1.3电冶金8

2.2钢铁材料的制备9

2.2.1生铁的冶炼10

2.2.2钢的冶炼14

2.2.3铸铁的熔制16

参考文献19

思考题19

第3章陶瓷材料的制备21

3.1陶瓷材料的分类与显微组织21

3.1.1陶瓷材料的分类21

3.1.2陶瓷材料的显微组织21

3.2陶瓷材料的特性与发展前景23

3.2.1陶瓷材料的特性23

3.2.2陶瓷材料的发展前景24

3.3陶瓷材料的制备25

3.3.1传统陶瓷的制备过程25

3.3.2特种结构陶瓷的制备过程30

3.4工程陶瓷材料的应用实例32

3.4.1发动机用高温高强度陶瓷材料32

3.4.2超硬工具陶瓷材料32

3.4.3超高压合成材料33

3.4.4透明陶瓷34

参考文献34

思考题34

第4章高分子材料的制备35

4.1概述35

4.1.1常用名词35

4.1.2高分子材料的发展史36

4.1.3高分子材料的分类和命名36

4.2高聚物的结构37

4.3塑料、橡胶、纤维三大合成材料38

4.4高分子材料的制备38

4.4.1高分子聚合反应39

4.4.2自由基聚合方法40

4.4.3缩聚反应方法45

参考文献46

思考题47

第5章单晶材料的制备48

5.1概述48

5.1.1单晶48

5.1.2单晶的制备方法48

5.2固相-固相平衡的晶体生长49

5.2.1形变再结晶理论49

5.2.2应变退火及其工艺设备52

5.2.3利用烧结体生长晶体54

5.3液相-固相平衡的晶体生长(熔体法)54

5.3.1从液相中生长晶体的一般理论54

5.3.2定向凝固法62

5.3.3提拉法66

5.3.4区域熔化技术68

5.4常温溶液法68

5.4.1基本原理68

5.4.2晶体生长方法69

5.5高温溶液法70

5.5.1基本原理70

5.5.2晶体生长方法简介71

5.5.3晶体生长实例光折变材料BaTiO3的晶体生长72

参考文献72

思考题73

第6章非晶材料的制备74

6.1概述74

6.1.1非晶材料的基本概念74

6.1.2非晶态合金的结构特点76

6.1.3非晶态合金的特性及发展应用76

6.2非晶态材料的形成理论79

6.2.1热力学理论79

6.2.2动力学理论80

6.2.3结构化学理论81

6.2.4非晶态的形成与稳定性理论82

6.2.5非晶态材料的结构模型83

6.3非晶态材料的制备原理与方法86

6.3.1非晶态材料的制备原理86

6.3.2非晶态材料的制备方法87

6.3.3非晶态材料制备技术举例91

参考文献99

思考题100

第7章薄膜材料的制备101

7.1物理气相沉积——真空蒸镀101

7.1.1真空蒸发镀膜102

7.1.2蒸发的分子动力学基础103

7.1.3真空蒸发镀膜的纯度103

7.1.4蒸发源103

7.1.5合金、化合物的蒸镀方法106

7.2物理气相沉积溅射镀膜109

7.2.1气体放电理论109

7.2.2几种典型的溅射镀膜方法113

7.2.3离子成膜117

7.3化学气相沉积119

7.3.1基本概念119

7.3.2反应原理120

7.3.3影响CVD薄膜的主要参数122

7.3.4CVD设备122

7.3.5CVD装置124

7.4三束技术与薄膜制备125

7.4.1分子束外延125

7.4.2激光辐照分子外延126

7.4.3准分子激光蒸发镀膜方法128

7.4.4等离子体法制膜技术130

7.4.5离子束增强沉积表面改性技术132

7.5液相反应沉积133

7.5.1液相外延技术133

7.5.2化学镀133

7.5.3电化学沉积133

7.5.4溶胶-凝胶法133

参考文献135

思考题136

第8章纳米材料的制备137

8.1概述137

8.1.1纳米材料的分类及微观结构137

8.1.2纳米材料的特性138

8.1.3纳米材料研究的特点138

8.1.4纳米材料的性能和应用139

8.2纳米材料制备技术142

8.2.1纳米材料制备技术现状142

8.2.2物理法制备纳米材料143

8.2.3化学法制备纳米材料144

8.3块体纳米材料的制备技术146

8.3.1惰性气体凝聚原位加压成形法146

8.3.2机械合金研磨结合加压成块146

8.3.3非晶晶化法147

8.4SiO2微球的制备方法147

8.4.1纳米SiO2的制备147

8.4.2纳米SiO2的应用领域148

参考文献149

思考题149

第9章功能陶瓷的合成与制备150

9.1功能陶瓷概论150

9.1.1功能陶瓷150

9.1.2功能陶瓷的制备工艺151

9.2高温超导陶瓷153

9.2.1超导体153

9.2.2陶瓷超导材料155

9.2.3超导理论156

9.2.4超导陶瓷的具体结构157

9.2.5超导体主要性能测试158

9.2.6超导陶瓷的制备159

9.2.7超导陶瓷的应用160

9.3敏感陶瓷161

9.3.1热敏陶瓷163

9.3.2压敏陶瓷167

9.3.3气敏陶瓷168

9.3.4湿敏陶瓷170

9.3.5其他敏感陶瓷简介172

9.4压电陶瓷173

9.4.1压电陶瓷概述173

9.4.2压电陶瓷的性能参数173

9.4.3压电陶瓷材料174

9.4.4压电陶瓷的应用176

9.5半导体陶瓷176

9.5.1半导体陶瓷的导电特性176

9.5.2半导体掺杂陶瓷及其应用177

9.5.3陶瓷半导体元件178

9.6磁性陶瓷178

9.6.1磁性陶瓷的磁学基本性能179

9.6.2磁性陶瓷的分类181

9.6.3磁性陶瓷材料及其应用181

参考文献185

思考题186

冶金技术专业

培养掌握各种金属的生产、工艺设计、科学研究、综合利用、产品深加工、新材料开发与制备、金属再生与利用等知识，具备较强的实践操作技能和分析解决冶金生产实际问题的能力，能在有色、黑色冶金及材料加工企业从事生产、设计、科研、产品贸易、管理等工作的高技能人才。主干课程：应用化学、物理化学、冶金原理、传输理论、金属学、选矿工艺学、有色冶金学、有色冶金工厂设计。

道路桥梁工程技术专业

培养掌握道路、桥涵、隧道工程的勘测、设计、施工、管理、监测等方面的知识，能在交通管理部门、交通规划设计及工程施工部门从事公路工程的设计、施工、管理等工作的高技能人才。主干课程：道路勘测设计、岩石力学与隧道工程、城镇道路与高速公路、工程测量、路基路面、桥梁工程、土力学及地基基础、公路工程地质及水利水文学、公路施工组织与管理、公路工程概预算。

煤矿开采技术专业

培养能熟练运用计算机CAD技术对煤矿进行开拓、开采、矿井通风系统设计，具备现代煤矿企业安全生产管理的基本知识，能从事煤矿设计和生产管理的高等技术应用性专门人才。主干课程：煤矿地质、矿山测量矿山、电工学工、计算机辅助设计、采煤学、矿井通风、采掘机械、煤矿安全技术、安全煤矿生产法规、煤矿现代企业管理、矿井设计。

矿业工程类专业

矿业工程类，分流专业方向金属矿开采技术、矿物加工技术、工程地质勘查

1、金属矿开采技术

培养掌握现代矿物资源的开采、加工、利用的专业技术，具备现代化矿山企业生产、设计和现场施工管理能力，能在矿山企业或交通、水电、水利、建材、岩土工程施工等与矿物资源开发、加工和利用相关的行业和部门从事设计、生产、管理等工作的高技能人才。主干课程：地质学、爆破工程、地下工程与隧道工程、矿床地下开采、矿床露天开采、矿井通风与安全、岩石力学。

2、矿物加工技术

培养掌握现代矿物加工相关知识技能，具备生产组织管理、工艺开发设计研究和分析解决矿物加工生产实际问题的能力，能在矿业、冶金、建材、化工、煤炭及非金属材料等行业从事设计、生产、管理和新技术应用研究等工作的高技能人才。主干课程：流体力学、粉碎工程学、选矿工艺学（重力选矿学、磁电选矿学、浮选及化选）、选矿厂实验与检查、选矿工程设计。

3、工程地质勘查

培养具备矿产资源勘查和岩土工程勘察的专业知识和技术训练，能在资源勘查、国土资源管理、矿业、城建、道路、水利水电等行业和部门从事矿产资源普查、勘探、评价、管理及岩土工程勘察、设计、管理等工作的高技能人才。主干课程：普通地质学、矿床学及矿相学、找矿勘探、矿物学、岩石学与晶体光学、构造地质学、大地构造学、地史学。