版材料科學基礎考試大綱

1、材料科學基礎課程考試大綱課程編號：060010010適用專業(yè)：材料科學與工程專業(yè)考試方式：閉卷、筆試學時數：72學分數：4執(zhí)筆者：劉豫一、課程的性質與設置目的和要求該課程是材料科學與工程專業(yè)的重要的學科基礎課之一， 主要介紹材料科學中的共性規(guī)律，即材料的組成 -形成（工藝）條件 -結構 -性能 -材料用途之間相互關系及制約規(guī)律。內容主要包括：材料種類，晶體、非晶體結構，缺陷化學，相圖，材料的環(huán)境行為效應，擴散，相變等基礎知識。 通過該課程的學習， 能夠掌握材料學的相關理論知識， 從而為后面的專業(yè)課程的學習和畢業(yè)論文做好準備，對今后的學習和工作打下堅實的理論基礎。二、課程內容與考核目標第一章材料

2、概論1、學習目的與要求：通過介紹材料的分類與特點，闡述材料學科的內涵及其結構-性能- 工藝與環(huán)境的關系，提出材料的選用原則，分析材料的地位與作用，綜述材料學研究的現狀與發(fā)展趨勢。 使學生了解材料科學的重要地位與作用、 工程材料的分類、 課程的任務與內容、材料科學基礎的學習方法。2、主要內容包括：第一節(jié)材料分類第二節(jié)不同材料的特點第三節(jié)材料的組成、結構、性能、工藝及其與環(huán)境的關系（重點）第四節(jié)材料的選擇第五節(jié)各種材料的地位與作用第六節(jié)材料科學的發(fā)展方向3、考核知識點：材料的分類方法，材料學的組成、結構、性能、工藝及其與環(huán)境的關系4、考核要求：掌握材料的分類方法，了解材料學的組成、結構、性能、工藝

3、及其與環(huán)境的關系第二章晶體結構1、學習目的與要求：使學生們掌握結晶學的基本知識和晶體化學基本原理，掌握三大固體材料的結構特點、性能特點， 建立材料結構與性能之間的關系。掌握晶體學的基礎知識及各種典型晶體的微觀結構。使學生進一步理解晶體的組成 -結構 -性質之間的相互關系及其制約規(guī)律。2、主要內容包括：第一節(jié)結晶學基礎第二節(jié)晶體化學基本原理第三節(jié)非金屬單質晶體結構第四節(jié)無機化合物晶體結構（重點，難點）第五節(jié)硅酸鹽晶體結構3、考核知識點：晶體的分類、特點、晶向指數與晶面指數的標定方法，金屬最密密堆積結構、 AX 、 AX 2、 CaTiO 3 等晶體結構，會根據正負離子半徑比求配位數、晶體結構的致

4、密度。4、考核要求：掌握晶體學的基礎知識，掌握材料的微觀結構，以及對材料的性能的影響。第三章晶體結構缺陷1、學習目的與要求：通過本章的學習，使掌握晶體缺陷產生的原因和缺陷的類型，建立缺陷與材料性質和材料加工之間的關系， 為最終利用或控制缺陷對材料實施改性奠定科學基礎。要求了解各類缺陷的結構特征、性質及其對材料性能的影響。2、主要內容包括：第一節(jié)晶體結構缺陷的類型第二節(jié)點缺陷（重點）第三節(jié)固溶體（重點）第四節(jié)非化學計量化合物第六節(jié)線缺陷（難點）第七節(jié)面缺陷3、考核知識點：重點掌握點缺陷和固溶體的類型，會計算缺陷的濃度，掌握缺陷對材料性能的影響，位錯的概念，柏氏矢量及其性質，位錯的運動與交割，了解

5、位錯的能量、晶體的界面與界面能，吸附與潤濕等概念與現象。4、考核要求：掌握晶體結構的缺陷以及對材料性能的影響。第四章非晶態(tài)結構與性質1、學習目的與要求：通過本章的學習，使了解熔體的結構及性質、玻璃的通性、玻璃的形成、 玻璃的結構理論以及典型玻璃的類型等內容。要求了解這些基本知識對控制材料的制造過程和改善材料性能的重要意義。2、主要內容包括：第一節(jié)熔體結構第二節(jié)熔體性質（重點，難點）第三節(jié)玻璃形成第四節(jié)玻璃結構3、考核知識點：了解熔體的聚合物理論、影響熔體聚合程度的因素、熔體的黏度和表面張力及影響因素。了解玻璃的通性，了解玻璃形成的動力學和結晶化學條件。4、考核要求：了解非晶態(tài)材料的結構特點，掌

6、握熔體的結構和性質，計算玻璃的熔融范圍和工作范圍。了解玻璃制備的原理、結構特點并會計算玻璃的基本結構參數。第五章表面結構與性質1、學習目的與要求：通過學習使學生掌握固體表面及其結構特點，了解固體的界面及其特點，了解黏土 -水系統(tǒng)的物理化學性質，為了解和運用表面科學知識解決無機材料相關科學與工程問題奠定基本和必要的理論基礎。2、主要內容包括：第一節(jié)固體的表面及其結構（重點）第二節(jié)固體界面及其結構第三節(jié)界面行為第四節(jié)黏土 -水系統(tǒng)3、考核知識點：界面角及界面張力、曲面的附加壓力、曲面的飽和蒸汽壓、微晶的溶解度和熔點、吸附、潤濕與黏附、膠體的結構、粘土的離子交換、泥漿和粘土的性質。4、考核要求：了解

7、界面角及界面張力及其計算、曲面的附加壓力的計算、曲面的飽和蒸汽壓、微晶的溶解度和熔點和吸附的計算、 了解潤濕與黏附的概念、 膠體的結構、粘土的離子交換、泥漿和粘土的性質。第六章相平衡與相圖1、學習目的與要求：通過本章學習，掌握相圖的基本知識，二元、三元相圖的基本類型，二元、三元相圖的分析與使用方法，了解各種材料的專業(yè)相圖。2、主要內容包括：第一節(jié)相律及其研究方法第二節(jié)單元系統(tǒng)第三節(jié)二元系統(tǒng)第四節(jié)三元系統(tǒng)（重點，難點）第五節(jié)三元交互系統(tǒng)3、考核知識點：二元及三元相圖的基本類型；二元與三元相圖的分析和使用；能夠分析無機材料的專業(yè)相圖。4、考核要求：能夠分析二元和三元相圖的冷卻過程的組成變化，掌握相

8、變過程中各相含量的計算。能夠了解和使用專業(yè)相圖。第七章固體中的擴散1、學習目的與要求：通過學習擴散現象及擴散動力學規(guī)律，從理論上了解和分析固體的結構、 原子的結合狀態(tài)及固態(tài)相變的機理， 從而可以對材料的制備、 加工及應用中的許多動力學過程進行有效控制，具有重要的理論及實際意義。2、主要內容包括：第一節(jié)擴散動力學方程Fick 定律第二節(jié)Fick 定律的應用舉例第三節(jié)固體擴散機構與擴散系數第四節(jié)多元系統(tǒng)的擴散第五節(jié)影響擴散的因素3、考核知識點：菲克第一和第二定律，及其應用，固體擴散機構，擴散系數。4、考核要求：使學生了解固態(tài)擴散的宏觀規(guī)律及其動力學，掌握菲克定律及其應用，了解擴散的微觀機構，掌握擴

9、散系數的計算，了解影響擴散的因素。第八章固相反應1、學習目的與要求：通過本章的學習，使學生掌握固相反應的機理、了解固相反應的動力學關系，掌握固相反應動力學推導方法及其適用范圍，了解影響固相反應的因素。2、主要內容包括：第一節(jié)固相反應的分類與特征第二節(jié)固相反應機理第三節(jié)固相反應動力學第四節(jié)材料制備中的層插反應第五節(jié)影響固相反應得因素3、考核知識點：化學動力學控制的固相反應、擴散動力學控制的固相反應。拋物線方程、楊德方程、金斯特林格方程。4、考核要求：能夠計算化學動力學控制的固相反應、能夠利用拋物線方程、 楊德方程、金斯特林格方程進行固相反應的計算。第九章相變過程1、學習目的與要求： 了解相變過程

10、的基本規(guī)律， 研究和掌握優(yōu)化材料制備的工藝過程，對材料性能進行有效的設計。學習使學生了解相變的分類， 掌握固態(tài)相變的基本概念， 了解固態(tài)相變中的形核、 固態(tài)相變的晶體長大、液 - 液相變（旋節(jié)分解）等現象。2、主要包括包括：第一節(jié)相變的分類與條件第二節(jié)液 -固相變成核-生長機理第三節(jié)液 -液相變旋節(jié)分解機理3、考核知識點：相變的分類、成核機理、固液相變4、考核要求：了解相變的分類，了解從液相中生長晶體的機理，了解影響結晶速率的影響因素。第十章燒結過程1、學習目的與要求：通過本章的學習，使學生了解物質在燒結過程中的各種物理化學變化， 掌握粉末成形燒結過程的現象和機理，了解燒結動力學及影響因素對指

11、導生產、控制產品質量， 改進材料性能研究新型材料的重要意義。要求學生了解物質在燒結過程中的各種物理化學變化， 掌握粉末形成形體成燒結過程的現象和機理，了解燒結過程中的晶粒長大與再結晶及影像燒結的因素。2、主要內容包括：第一節(jié)燒結概論第二節(jié)燒結過程及機理第三節(jié)固相燒結第四節(jié)再結晶與晶粒長大第五節(jié)液相燒結第六節(jié)影響燒結的因素3、考核知識點：燒結機理、固相燒結動力學、再結晶和晶粒長大4、考核要求：了解物質在燒結過程中的各種物理化學變化，掌握粉末形成形體成燒結過程的現象和機理， 重點掌握純固相和有液相參與的燒結過程、 機理及動力學， 了解燒結過程中的晶粒長大與再結晶及影像燒結的因素。第十一章材料在環(huán)境中的效應1、學習目的與要求：通過本章的學習，使學生了解材料產生腐蝕的原因，討論腐蝕對材料性能的影響， 分析材料疲勞裂紋擴展的力學行為與特征及材料的高溫蠕變特征； 了解材料的生命周期評估和生態(tài)設計的概念。2、主要內容包括第一節(jié)材料的腐蝕第二節(jié)材料的疲勞第三節(jié)材料的再生和利用3、考核知識點：材料的腐蝕、材料的疲勞動力學4、考核要求：了解材料的腐蝕