版材料科學(xué)基礎(chǔ)考試大綱

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)課程考試大綱課程編號：060010010適用專業(yè)：材料科學(xué)與工程專業(yè)考試方式：閉卷、筆試學(xué)時數(shù)：72學(xué)分?jǐn)?shù)：4執(zhí)筆者：劉豫一、課程的性質(zhì)與設(shè)置目的和要求該課程是材料科學(xué)與工程專業(yè)的重要的學(xué)科基礎(chǔ)課之一， 主要介紹材料科學(xué)中的共性規(guī)律，即材料的組成 -形成（工藝）條件 -結(jié)構(gòu) -性能 -材料用途之間相互關(guān)系及制約規(guī)律。內(nèi)容主要包括：材料種類，晶體、非晶體結(jié)構(gòu)，缺陷化學(xué)，相圖，材料的環(huán)境行為效應(yīng)，擴(kuò)散，相變等基礎(chǔ)知識。 通過該課程的學(xué)習(xí)， 能夠掌握材料學(xué)的相關(guān)理論知識， 從而為后面的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文做好準(zhǔn)備，對今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的理論基礎(chǔ)。二、課程內(nèi)容與考核目標(biāo)第一章材料

2、概論1、學(xué)習(xí)目的與要求：通過介紹材料的分類與特點，闡述材料學(xué)科的內(nèi)涵及其結(jié)構(gòu)-性能- 工藝與環(huán)境的關(guān)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(xué)研究的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。 使學(xué)生了解材料科學(xué)的重要地位與作用、 工程材料的分類、 課程的任務(wù)與內(nèi)容、材料科學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)方法。2、主要內(nèi)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(jié)構(gòu)、性能、工藝及其與環(huán)境的關(guān)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(xué)的發(fā)展方向3、考核知識點：材料的分類方法，材料學(xué)的組成、結(jié)構(gòu)、性能、工藝及其與環(huán)境的關(guān)系4、考核要求：掌握材料的分類方法，了解材料學(xué)的組成、結(jié)構(gòu)、性能、工藝

3、及其與環(huán)境的關(guān)系第二章晶體結(jié)構(gòu)1、學(xué)習(xí)目的與要求：使學(xué)生們掌握結(jié)晶學(xué)的基本知識和晶體化學(xué)基本原理，掌握三大固體材料的結(jié)構(gòu)特點、性能特點， 建立材料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。掌握晶體學(xué)的基礎(chǔ)知識及各種典型晶體的微觀結(jié)構(gòu)。使學(xué)生進(jìn)一步理解晶體的組成 -結(jié)構(gòu) -性質(zhì)之間的相互關(guān)系及其制約規(guī)律。2、主要內(nèi)容包括：第一節(jié)結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)晶體化學(xué)基本原理第三節(jié)非金屬單質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)第四節(jié)無機(jī)化合物晶體結(jié)構(gòu)（重點，難點）第五節(jié)硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)3、考核知識點：晶體的分類、特點、晶向指數(shù)與晶面指數(shù)的標(biāo)定方法，金屬最密密堆積結(jié)構(gòu)、 AX 、 AX 2、 CaTiO 3 等晶體結(jié)構(gòu)，會根據(jù)正負(fù)離子半徑比求配位數(shù)、晶體結(jié)構(gòu)的致

4、密度。4、考核要求：掌握晶體學(xué)的基礎(chǔ)知識，掌握材料的微觀結(jié)構(gòu)，以及對材料的性能的影響。第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷1、學(xué)習(xí)目的與要求：通過本章的學(xué)習(xí)，使掌握晶體缺陷產(chǎn)生的原因和缺陷的類型，建立缺陷與材料性質(zhì)和材料加工之間的關(guān)系， 為最終利用或控制缺陷對材料實施改性奠定科學(xué)基礎(chǔ)。要求了解各類缺陷的結(jié)構(gòu)特征、性質(zhì)及其對材料性能的影響。2、主要內(nèi)容包括：第一節(jié)晶體結(jié)構(gòu)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(xué)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(zhì)，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(xiàn)象。4、考核要求：掌握晶體結(jié)構(gòu)的缺陷以及對材料性能的影響。第四章非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1、學(xué)習(xí)目的與要求：通過本章的學(xué)習(xí)，使了解熔體的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)、玻璃的通性、玻璃的形成、 玻璃的結(jié)構(gòu)理論以及典型玻璃的類型等內(nèi)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(nèi)容包括：第一節(jié)熔體結(jié)構(gòu)第二節(jié)熔體性質(zhì)（重點，難點）第三節(jié)玻璃形成第四節(jié)玻璃結(jié)構(gòu)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(xué)和結(jié)晶化學(xué)條件。4、考核要求：了解非晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)特點，掌

6、握熔體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，計算玻璃的熔融范圍和工作范圍。了解玻璃制備的原理、結(jié)構(gòu)特點并會計算玻璃的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)。第五章表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1、學(xué)習(xí)目的與要求：通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握固體表面及其結(jié)構(gòu)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(xué)性質(zhì)，為了解和運用表面科學(xué)知識解決無機(jī)材料相關(guān)科學(xué)與工程問題奠定基本和必要的理論基礎(chǔ)。2、主要內(nèi)容包括：第一節(jié)固體的表面及其結(jié)構(gòu)（重點）第二節(jié)固體界面及其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、粘土的離子交換、泥漿和粘土的性質(zhì)。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(jié)構(gòu)、粘土的離子交換、泥漿和粘土的性質(zhì)。第六章相平衡與相圖1、學(xué)習(xí)目的與要求：通過本章學(xué)習(xí)，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(nèi)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(jī)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(kuò)散1、學(xué)習(xí)目的與要求：通過學(xué)習(xí)擴(kuò)散現(xiàn)象及擴(kuò)散動力學(xué)規(guī)律，從理論上了解和分析固體的結(jié)構(gòu)、 原子的結(jié)合狀態(tài)及固態(tài)相變的機(jī)理， 從而可以對材料的制備、 加工及應(yīng)用中的許多動力學(xué)過程進(jìn)行有效控制，具有重要的理論及實際意義。2、主要內(nèi)容包括：第一節(jié)擴(kuò)散動力學(xué)方程Fick 定律第二節(jié)Fick 定律的應(yīng)用舉例第三節(jié)固體擴(kuò)散機(jī)構(gòu)與擴(kuò)散系數(shù)第四節(jié)多元系統(tǒng)的擴(kuò)散第五節(jié)影響擴(kuò)散的因素3、考核知識點：菲克第一和第二定律，及其應(yīng)用，固體擴(kuò)散機(jī)構(gòu)，擴(kuò)散系數(shù)。4、考核要求：使學(xué)生了解固態(tài)擴(kuò)散的宏觀規(guī)律及其動力學(xué)，掌握菲克定律及其應(yīng)用，了解擴(kuò)散的微觀機(jī)構(gòu)，掌握擴(kuò)

9、散系數(shù)的計算，了解影響擴(kuò)散的因素。第八章固相反應(yīng)1、學(xué)習(xí)目的與要求：通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握固相反應(yīng)的機(jī)理、了解固相反應(yīng)的動力學(xué)關(guān)系，掌握固相反應(yīng)動力學(xué)推導(dǎo)方法及其適用范圍，了解影響固相反應(yīng)的因素。2、主要內(nèi)容包括：第一節(jié)固相反應(yīng)的分類與特征第二節(jié)固相反應(yīng)機(jī)理第三節(jié)固相反應(yīng)動力學(xué)第四節(jié)材料制備中的層插反應(yīng)第五節(jié)影響固相反應(yīng)得因素3、考核知識點：化學(xué)動力學(xué)控制的固相反應(yīng)、擴(kuò)散動力學(xué)控制的固相反應(yīng)。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(xué)動力學(xué)控制的固相反應(yīng)、能夠利用拋物線方程、 楊德方程、金斯特林格方程進(jìn)行固相反應(yīng)的計算。第九章相變過程1、學(xué)習(xí)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(jìn)行有效的設(shè)計。學(xué)習(xí)使學(xué)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(xiàn)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(jī)理第三節(jié)液 -液相變旋節(jié)分解機(jī)理3、考核知識點：相變的分類、成核機(jī)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(jī)理，了解影響結(jié)晶速率的影響因素。第十章燒結(jié)過程1、學(xué)習(xí)目的與要求：通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解物質(zhì)在燒結(jié)過程中的各種物理化學(xué)變化， 掌握粉末成形燒結(jié)過程的現(xiàn)象和機(jī)理，了解燒結(jié)動力學(xué)及影響因素對指

11、導(dǎo)生產(chǎn)、控制產(chǎn)品質(zhì)量， 改進(jìn)材料性能研究新型材料的重要意義。要求學(xué)生了解物質(zhì)在燒結(jié)過程中的各種物理化學(xué)變化， 掌握粉末形成形體成燒結(jié)過程的現(xiàn)象和機(jī)理，了解燒結(jié)過程中的晶粒長大與再結(jié)晶及影像燒結(jié)的因素。2、主要內(nèi)容包括：第一節(jié)燒結(jié)概論第二節(jié)燒結(jié)過程及機(jī)理第三節(jié)固相燒結(jié)第四節(jié)再結(jié)晶與晶粒長大第五節(jié)液相燒結(jié)第六節(jié)影響燒結(jié)的因素3、考核知識點：燒結(jié)機(jī)理、固相燒結(jié)動力學(xué)、再結(jié)晶和晶粒長大4、考核要求：了解物質(zhì)在燒結(jié)過程中的各種物理化學(xué)變化，掌握粉末形成形體成燒結(jié)過程的現(xiàn)象和機(jī)理， 重點掌握純固相和有液相參與的燒結(jié)過程、 機(jī)理及動力學(xué)， 了解燒結(jié)過程中的晶粒長大與再結(jié)晶及影像燒結(jié)的因素。第十一章材料在環(huán)境中的效應(yīng)1、學(xué)習(xí)目的與要求：通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解材料產(chǎn)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(kuò)展的力學(xué)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(shè)計的概念。2、主要內(nèi)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(xué)4、考核要求：了解材料的腐蝕