碩士研究生招生考試

 

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》科目大綱

 

（科目代碼：861）

 

學(xué)院名稱（蓋章）：化學(xué)化工學(xué)院

 

學(xué)院負(fù)責(zé)人（簽字）：

 

編制時(shí)間：2022年6月25日

 

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》科目大綱

 

（科目代碼：861）

 

一、考核要求

 

1掌握晶體學(xué)基礎(chǔ)相關(guān)基本知識(shí)，包括空間點(diǎn)陣、結(jié)晶學(xué)指數(shù)、質(zhì)點(diǎn)堆積方式等。能夠靈活運(yùn)用晶體學(xué)基本知識(shí)分析晶體結(jié)構(gòu)相關(guān)問題；熟悉單質(zhì)和簡(jiǎn)單無機(jī)化合物的晶體結(jié)構(gòu)；了解硅酸鹽晶體及高分子材料的結(jié)構(gòu)。

 

2掌握晶體結(jié)構(gòu)缺陷產(chǎn)生的原因、類型及特點(diǎn)，包括結(jié)構(gòu)缺陷反應(yīng)方程式及缺陷濃度的影響因素；理解位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)及其與材料性能之間的關(guān)系；掌握固溶體、非化學(xué)計(jì)量化合物的缺陷特點(diǎn)及形成限制。能夠進(jìn)行缺陷類型判別及濃度計(jì)算。建立晶體結(jié)構(gòu)缺陷與材料性質(zhì)、材料的動(dòng)力學(xué)過程之間的定性過定量關(guān)系：了解固溶體、非化學(xué)計(jì)量化合物的形成條件極其與材料性質(zhì)之間的相互關(guān)系，具備運(yùn)用相關(guān)知識(shí)對(duì)材料實(shí)施改性的初步基礎(chǔ)

 

3理解非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性、性質(zhì)及形成條件。熟悉晶態(tài)-非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的差異及相互轉(zhuǎn)換，非晶態(tài)的形成方法及結(jié)構(gòu)模型；

 

4掌握固體表面及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；了解固體界面特征；掌握潤(rùn)濕和粘附相關(guān)機(jī)理，并能應(yīng)用相關(guān)知識(shí)解釋材料表面改性。熟悉表面、界面相與體相在結(jié)構(gòu)及性質(zhì)上的差異、界面行為等，能夠運(yùn)用界面知識(shí)理解材料的環(huán)境行為。

 

5掌握相平衡及其研究方法；掌握單元、二元和三元系統(tǒng)相圖的識(shí)別與分析。能夠運(yùn)用基本原理熟練地分析各種專業(yè)相圖；能夠利用相圖對(duì)材料制備過程進(jìn)行分析和計(jì)算。

 

6熟練掌握固體擴(kuò)散微觀機(jī)制和擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算；掌握擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)方程及其應(yīng)用；理解并能多元系統(tǒng)中的擴(kuò)散現(xiàn)象。能夠靈活運(yùn)用擴(kuò)散基本原理，解決材料加工制備過程中的擴(kuò)散問題。

 

7熟練掌握成核-生長(zhǎng)相變的基本理論，了解液-液相變，掌握固態(tài)相變機(jī)理及其對(duì)材料性能的影響規(guī)律。

 

8熟練掌握固態(tài)反應(yīng)的基本原理、以及不同動(dòng)力學(xué)條件下的固態(tài)反應(yīng)速率計(jì)算，包括固態(tài)反應(yīng)特征、機(jī)理及動(dòng)力學(xué)過程等；理解固態(tài)反應(yīng)的影響因素；了解材料制備中的插層反應(yīng)。能夠固態(tài)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)關(guān)系，解決簡(jiǎn)單的材料制備進(jìn)程問題。掌握各種動(dòng)力學(xué)過程的描述方法及動(dòng)力學(xué)方程建立、求解、應(yīng)用的基本條件；通過動(dòng)力學(xué)過程中各種宏觀、微觀、內(nèi)在、外在影響因素的改變與控制實(shí)現(xiàn)對(duì)顯微結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的調(diào)控。

 

9掌握固相燒結(jié)過程、機(jī)理及其影響因素；理解再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象及機(jī)理；了解液相燒結(jié)及非常規(guī)燒結(jié)方式。

 

10掌握材料失效的主要方式、機(jī)理及其防護(hù)措施。

 

11了解疲勞與斷裂的基本原理。

 

二、考核評(píng)價(jià)指標(biāo)

 

材料科學(xué)基礎(chǔ)是針對(duì)材料科學(xué)與工程學(xué)術(shù)型碩士生、材料與化工專業(yè)型碩士生材料方向的專業(yè)課考試科目?？荚噷?duì)象為參加全國(guó)碩士研究生入學(xué)考試的準(zhǔn)考考生。該課程旨在考查學(xué)生對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)和有關(guān)設(shè)備的掌握程度，以及運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)，分析和解決材料組成與結(jié)構(gòu)、制備與加工、性質(zhì)、使用性能等之間相互關(guān)系及制約規(guī)律的能力。它的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是高等學(xué)校優(yōu)秀本科畢業(yè)生能達(dá)到的水平，以保證被錄取者具有較好的材料科學(xué)基礎(chǔ)理論和應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)，能較好的適應(yīng)入學(xué)后學(xué)習(xí)與科研工作。

 

三、考核內(nèi)容

 

第一章材料概述

 

1材料的定義及材料的重要性；

 

2材料的分類，金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料的特點(diǎn)；

 

3材料的組成-制備（工藝）條件-結(jié)構(gòu)-性能-材料用途之間的相互關(guān)系；

 

4材料結(jié)構(gòu)層次、工程材料常見性質(zhì)與性能、材料的加工工藝、材料性能的環(huán)境效應(yīng)；

 

5材料的選擇。

 

第二章晶體結(jié)構(gòu)

 

1晶體學(xué)基礎(chǔ)，包括空間點(diǎn)陣、晶胞、結(jié)晶學(xué)指數(shù)、晶向與晶面的關(guān)系、晶帶軸定理、倒易點(diǎn)陣；

 

2晶體中質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力、晶體的結(jié)合力與結(jié)合能；

 

3最緊密堆積原理與方式、同質(zhì)多晶與類質(zhì)同晶及晶型轉(zhuǎn)變，影響離子晶體結(jié)構(gòu)的因素；

 

4金屬晶體的結(jié)構(gòu)、非金屬元素單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)；

 

5無機(jī)化合物晶體結(jié)構(gòu)：AX型、AX2型、A2X3型、AB2O4（尖晶石）型結(jié)構(gòu)與性能、無機(jī)化合物結(jié)構(gòu)與鮑林規(guī)則；

 

6硅酸鹽晶體的組成表征、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類，包括島狀結(jié)構(gòu)、組群狀結(jié)構(gòu)、鏈狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)與性能；

 

7高分子材料結(jié)構(gòu)，包括高分子的鏈結(jié)構(gòu)、高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。

 

第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

 

1晶體結(jié)構(gòu)缺陷的類型；

 

2點(diǎn)缺陷，包括點(diǎn)缺陷的符號(hào)表征、缺陷反應(yīng)表示方法、缺陷濃度的計(jì)算、熱缺陷在外力作用下的運(yùn)動(dòng)、熱缺陷與晶體的離子導(dǎo)電性；

 

3線缺陷，包括晶體的塑形和強(qiáng)度、位錯(cuò)的類型、位錯(cuò)的伯格斯矢量及位錯(cuò)的性質(zhì)、位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)；

 

4面缺陷，包括晶界（位錯(cuò)界面）、堆積層錯(cuò)、孿晶界面；

 

5固溶體，包括置換型固溶體、間隙型固溶體、形成固溶體后對(duì)晶體性質(zhì)的影響、固溶體的研究方法；

 

6非化學(xué)計(jì)量化合物，包括n、p型半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理。

 

第四章非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

 

1熔體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；

 

2玻璃的通性、轉(zhuǎn)變與形成；

 

3玻璃的結(jié)構(gòu)：晶子學(xué)說、無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說。

 

第五章表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

 

1固體的表面及其結(jié)構(gòu)；

 

2固體的界面及其結(jié)構(gòu)；

 

3潤(rùn)濕與粘附。

 

第六章相平衡和相圖

 

1相平衡及其研究方法；

 

2單元系統(tǒng)相圖及其解讀；

 

3二元系統(tǒng)相圖及杠桿規(guī)則；

 

4三元系統(tǒng)相圖及其解讀。

 

第七章基本動(dòng)力學(xué)過程-擴(kuò)散

 

1擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)方程-Fick定律及其應(yīng)用；

 

2固態(tài)擴(kuò)散機(jī)制與擴(kuò)散系數(shù)；

 

3多元系統(tǒng)中的擴(kuò)散；

 

4影響擴(kuò)散的因素。

 

第八章材料中的相變

 

1相變的基本類型及條件；

 

2液相-固相的轉(zhuǎn)變——成核-生長(zhǎng)相變；

 

3液相-液相的轉(zhuǎn)變——調(diào)幅分解；

 

4馬氏體相變；

 

5有序-無序轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)分析；

 

6相變對(duì)材料性能的影響。

 

第九章材料制備中的固態(tài)反應(yīng)

 

1固態(tài)反應(yīng)分類及特征；

 

2固態(tài)反應(yīng)機(jī)理；

 

3固態(tài)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；

 

4材料制備中的插層反應(yīng)；

 

5影響固態(tài)反應(yīng)的因素。

 

第十章燒結(jié)

 

1燒結(jié)的基本類型；

 

2燒結(jié)過程及機(jī)理；

 

3固相燒結(jié)；

 

4再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大；

 

5非常規(guī)燒結(jié)；

 

6影響燒結(jié)的因素。

 

第十一章腐蝕與氧化

 

1材料腐蝕的基本概念，包括應(yīng)力腐蝕、晶間（晶界）腐蝕；

 

2氧化和輻射損傷。

 

第十二章疲勞與斷裂

 

1疲勞；

 

2低溫?cái)嗔雅c疲勞；

 

3高溫蠕變與疲勞；

 

4材料的疲勞與斷裂。

 

參考書目：

 

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》，張聯(lián)盟、黃學(xué)輝、宋曉嵐主編，武漢理工大學(xué)出版社，第二版。