833材料科學基礎

    學科/類別名稱及代碼學科/類別所在學院

    0805材料科學與工程

    材料科學與工程學院

    0856材料與化工

    一、總體要求

    “材料科學基礎”是材料科學與工程專業(yè)與功能材料專業(yè)的重要學科基礎課，要求考生深入理解材料組成－工藝－結構－性能之間的相互關系及其制約規(guī)律，掌握材料的晶體結構、晶體結構缺陷、非晶態(tài)結構與性質、表面結構與性質、相平衡與相圖、擴散、相變、固態(tài)反應、燒結等方面的基本概念與基礎知識，能夠從材料的應用、結構、性能及成本等方面進行材料選擇，能夠運用材料科學的基本原理解決實際問題。

    二、內容及比例

    1.材料引言：2%左右

    材料的重要性；材料科學與工程的內涵；材料的種類；材料的組成、結構、性質、制備與加工、使用性能之間的關系。

    2.晶體結構：16%左右

    晶體、空間點陣、晶胞、單位平行六面體等基本概念；晶面指數表征；金屬晶體結構類型與性質特點；等徑球體最緊密堆積的方式，以及形成的空隙種類和數量；典型無機化合物（AX型、AX2型、ABO3型）晶體結構類型與性質特點；計算AX晶體的堆積系數（空間利用率）、理論密度；硅酸鹽晶體結構組成特征、結構特點及分類；硅酸鹽晶體的結構與其結晶習性或某一性質之間的關系。

    3.晶體結構缺陷：12%左右

    晶體結構缺陷的類型與特點；點缺陷符號表征，缺陷反應方程式，缺陷濃度計算；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，計算固溶體密度的；非化學計量化合物概念、類型及特點。

    4.非晶態(tài)結構與性質：10%左右

    表面張力、粘度等基本概念；硅酸鹽熔體的基本結構單元，硅酸鹽熔體的結構特征；熔體中聚合物的形成過程；粘度與溫度、組成的關系；硼反常現象；表面張力與溫度、組成的關系；玻璃的通性；玻璃形成的熱力學條件和結晶化學條件；硅酸鹽玻璃的結構特征和玻璃結構參數的計算；玻璃的兩大結構理論的要點及相互的異同點。

    5.表面結構與性質：10%左右

    表面、界面等基本概念；固體表面的特征，晶體表面結構，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；產生表面現象的根本原因；多相體系的界面化學：表面潤濕與粘附，彎曲表面效應，吸附與表面改性；晶界和相界：晶界結構與分類；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：熱力學平衡態(tài)與非平衡態(tài)，系統(tǒng)中組分，相及相律；單元系統(tǒng)：水型物質與硫型物質，具有同質多晶轉變的單元系統(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、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、冷卻析晶過程的分析、在析晶過程中液相組成點和固相組成點的變化規(guī)律。

    7.固體中的擴散：6%左右

    擴散、擴散動力、擴散通量、穩(wěn)定擴散和非穩(wěn)定擴散等基本概念；菲克第一定律和菲克第二定律的表達式，各自的物理意義；運用菲克第一定律和菲克第二定律解決簡單的實際問題；擴散系數與溫度的關系；分析影響擴散系數的因素。

    8.相變原理：6%左右

    相變的分類和特點；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；總的結晶速率，析晶過程，影響析晶能力的因素；液相的不混溶現象。

    9.固相反應：6%左右

    固相反應動力學特征；固相反應一般動力學關系，化學反應動力學范圍，擴散動

    力學范圍；分析影響固相反應的因素：反應物化學組成與結構的影響，反應物顆粒尺寸與分布的影響，反應溫度、壓力和氣氛的影響，礦化劑及其他因素的影響。

    10.燒結：12%左右

    與燒結有關的一些基本概念；燒結過程推動力，燒結模型；固態(tài)燒結中的蒸發(fā)-凝聚傳質和擴散傳質、液相燒結中的流動傳質和溶解-沉淀傳質、液相燒結的特點；晶粒生長與二次再結晶：晶粒生長，二次再結晶，晶界在燒結中的作用；分析影響燒結的因素：原始粉料的粒度，外加劑的作用，燒結溫度和保溫時間；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.計算題：15%左右

    3.簡答題：45%左右

    四、參閱書目

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

    版。

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