833材料科學(xué)基礎(chǔ)

    學(xué)科/類別名稱及代碼學(xué)科/類別所在學(xué)院

    0805材料科學(xué)與工程

    材料科學(xué)與工程學(xué)院

    0856材料與化工

    一、總體要求

    “材料科學(xué)基礎(chǔ)”是材料科學(xué)與工程專業(yè)與功能材料專業(yè)的重要學(xué)科基礎(chǔ)課，要求考生深入理解材料組成－工藝－結(jié)構(gòu)－性能之間的相互關(guān)系及其制約規(guī)律，掌握材料的晶體結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)缺陷、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、相平衡與相圖、擴(kuò)散、相變、固態(tài)反應(yīng)、燒結(jié)等方面的基本概念與基礎(chǔ)知識，能夠從材料的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)、性能及成本等方面進(jìn)行材料選擇，能夠運(yùn)用材料科學(xué)的基本原理解決實(shí)際問題。

    二、內(nèi)容及比例

    1.材料引言：2%左右

    材料的重要性；材料科學(xué)與工程的內(nèi)涵；材料的種類；材料的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備與加工、使用性能之間的關(guān)系。

    2.晶體結(jié)構(gòu)：16%左右

    晶體、空間點(diǎn)陣、晶胞、單位平行六面體等基本概念；晶面指數(shù)表征；金屬晶體結(jié)構(gòu)類型與性質(zhì)特點(diǎn)；等徑球體最緊密堆積的方式，以及形成的空隙種類和數(shù)量；典型無機(jī)化合物（AX型、AX2型、ABO3型）晶體結(jié)構(gòu)類型與性質(zhì)特點(diǎn)；計(jì)算AX晶體的堆積系數(shù)（空間利用率）、理論密度；硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)組成特征、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類；硅酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)與其結(jié)晶習(xí)性或某一性質(zhì)之間的關(guān)系。

    3.晶體結(jié)構(gòu)缺陷：12%左右

    晶體結(jié)構(gòu)缺陷的類型與特點(diǎn)；點(diǎn)缺陷符號表征，缺陷反應(yīng)方程式，缺陷濃度計(jì)算；晶界等概念；位錯類型；固溶體分類，置換型固溶體形成條件，間隙型固溶體形

    成條件，計(jì)算固溶體密度的；非化學(xué)計(jì)量化合物概念、類型及特點(diǎn)。

    4.非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：10%左右

    表面張力、粘度等基本概念；硅酸鹽熔體的基本結(jié)構(gòu)單元，硅酸鹽熔體的結(jié)構(gòu)特征；熔體中聚合物的形成過程；粘度與溫度、組成的關(guān)系；硼反常現(xiàn)象；表面張力與溫度、組成的關(guān)系；玻璃的通性；玻璃形成的熱力學(xué)條件和結(jié)晶化學(xué)條件；硅酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)特征和玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算；玻璃的兩大結(jié)構(gòu)理論的要點(diǎn)及相互的異同點(diǎn)。

    5.表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：10%左右

    表面、界面等基本概念；固體表面的特征，晶體表面結(jié)構(gòu)，表面力場與表面能，離子晶體在表面力場作用下離子的極化與重排過程；產(chǎn)生表面現(xiàn)象的根本原因；多相體系的界面化學(xué)：表面潤濕與粘附，彎曲表面效應(yīng)，吸附與表面改性；晶界和相界：晶界結(jié)構(gòu)與分類；接觸角與Young方程；表面粗糙度對液固相潤濕性能的影響。

    6.相平衡與相圖：20%左右

    相、自由度、一致熔融化合物、不一致熔融化合物等基本概念；材料系統(tǒng)相平衡特點(diǎn)：熱力學(xué)平衡態(tài)與非平衡態(tài)，系統(tǒng)中組分，相及相律；單元系統(tǒng)：水型物質(zhì)與硫型物質(zhì)，具有同質(zhì)多晶轉(zhuǎn)變的單元系統(tǒng)相圖，SiO2系統(tǒng)，C2S系統(tǒng)相圖，ZrO2系統(tǒng)相圖；二元系統(tǒng)相圖：二元凝聚系統(tǒng)相圖組成表示法、杠桿規(guī)則和相律，二元系統(tǒng)相圖的基本類型；典型二元相圖的特點(diǎn)和冷卻析晶過程的分析。三元系統(tǒng)相圖：相律及組成表示法，三元相圖的特點(diǎn)、杠桿規(guī)則、連線規(guī)則、切線規(guī)則、重心規(guī)則、三角形規(guī)則等，各種三元相圖類型和特點(diǎn)、冷卻析晶過程的分析、在析晶過程中液相組成點(diǎn)和固相組成點(diǎn)的變化規(guī)律。

    7.固體中的擴(kuò)散：6%左右

    擴(kuò)散、擴(kuò)散動力、擴(kuò)散通量、穩(wěn)定擴(kuò)散和非穩(wěn)定擴(kuò)散等基本概念；菲克第一定律和菲克第二定律的表達(dá)式，各自的物理意義；運(yùn)用菲克第一定律和菲克第二定律解決簡單的實(shí)際問題；擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系；分析影響擴(kuò)散系數(shù)的因素。

    8.相變原理：6%左右

    相變的分類和特點(diǎn)；相變過程推動力，晶核形成條件；均勻成核與非均勻成核、晶體生長過程動力學(xué)；總的結(jié)晶速率，析晶過程，影響析晶能力的因素；液相的不混溶現(xiàn)象。

    9.固相反應(yīng)：6%左右

    固相反應(yīng)動力學(xué)特征；固相反應(yīng)一般動力學(xué)關(guān)系，化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)范圍，擴(kuò)散動

    力學(xué)范圍；分析影響固相反應(yīng)的因素：反應(yīng)物化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)的影響，反應(yīng)物顆粒尺寸與分布的影響，反應(yīng)溫度、壓力和氣氛的影響，礦化劑及其他因素的影響。

    10.燒結(jié)：12%左右

    與燒結(jié)有關(guān)的一些基本概念；燒結(jié)過程推動力，燒結(jié)模型；固態(tài)燒結(jié)中的蒸發(fā)-凝聚傳質(zhì)和擴(kuò)散傳質(zhì)、液相燒結(jié)中的流動傳質(zhì)和溶解-沉淀傳質(zhì)、液相燒結(jié)的特點(diǎn)；晶粒生長與二次再結(jié)晶：晶粒生長，二次再結(jié)晶，晶界在燒結(jié)中的作用；分析影響燒結(jié)的因素：原始粉料的粒度，外加劑的作用，燒結(jié)溫度和保溫時間；鹽類的選擇及其煅燒條件；氣氛的影響；成型壓力的影響。

    三、題型及分值比例

    1.選擇題：40%左右

    2.計(jì)算題：15%左右

    3.簡答題：45%左右

    四、參閱書目

    張聯(lián)盟、黃學(xué)輝、宋曉嵐編，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》，武漢理工大學(xué)出版社，2008年8月第二

    版。

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