南京工業(yè)大學材料基礎考研復習大綱演示文檔

材料科學基礎復習,張其土 南京工業(yè)大學材料學院 2012年12月1日,一、命題原則,是一種選拔性的考試，試題應能測試出考生是否具備研究生入學的基本條件，著重考查考生的基礎知識、基礎理論和知識的運用能力。 試題總分為150分鐘，考試時間為3小時。 1、難度適宜 2、構成合理：應包括選擇題、填充題、問答題、計算題、綜合題等；選擇和填充題的比例不宜超過40%，具有深度和靈活運用知識能力的考題（難題）以不超過總分的15%為宜。 3、題量適度,二、題目類型,是非題：10-15分選擇題：15-30分填充題：15-30分名詞解釋：15-20分論述分析題：20-35分計算題：15-30分相圖分析：15-25分,一、是非題（正確的打“”，錯誤的打“×”）1. 在宏觀晶體中所存在的對稱要素都必定通過晶體的中心。2. 等軸晶系的對稱特點是具有4根3次軸。3. 微觀對稱要素的核心是平移軸。,二、選擇題：1. 在等軸晶系中，可能存在的空間格子類型為 。 (a) P，I，C (b) P，I，F(xiàn) (c) P，C，F(xiàn) (d) F，I，C2. 晶體結構中一切對稱要素的集合稱為 。 (a) 對稱型 (b) 點群 (c) 微觀對稱的要素的集合 (d) 空間群3. 在各種層狀硅酸鹽結構中，晶胞參數(shù)相近的是 。 (a) a0和b0 (b) a0和c0 (c) c0和b0 (d) c0,三、填充題：晶胞是 (1) 。 空間群為Fm3m的晶體結構屬于 （2） 晶族， （3） 晶系。(1) 能充分反映整個晶體結構特征的最小結構單元；（2）高級；（3）立方； 四、計算題：試計算Na2O·CaO·Al2O3·3SiO2玻璃的四個結構參數(shù) Z、R、X 和 Y。 Z=4、R=2.2、Y=3.6、X=0.4。,五、論述分析題 固相燒結與液相燒結的主要傳質(zhì)方式？固相燒結與液相燒結之間有何相同 與不同之處？,三、主要參考書,材料科學基礎 張聯(lián)盟主編，武漢理工大學出版社無機材料科學基礎 張其土主編，華東理工大學出版社或其他無機材料科學基礎的教材,第一章、晶體結構基礎,1、晶體的基本概念 晶體的本質(zhì)：質(zhì)點在三維空間成周期性重復排列 晶體的基本性質(zhì)：結晶均一性、各向異性、自限性、對稱性、 最小內(nèi)能性2、對稱的概念 物體中的相同部分作有規(guī)律的重復 對稱要素：對稱面、對稱中心、對稱軸（對稱軸的類型和特點） 4次倒轉(zhuǎn)軸不能被其他的對稱要素及其組合取代 （L1、L2、L3、L4、L6、C、P、 L4i ）對稱操作:借助對稱要素，使晶體的相同部分完全重復的操作 對稱要素的組合必須滿足晶體的整體對稱要求，不是無限的,3、對稱型（點群）：宏觀晶體中只存在32種對稱型 對稱型的概念（所具有的宏觀對稱要素以一定的順序組合起來）4、晶體的分類 、晶族分類的依據(jù)5、晶面的取向關系 、晶面指數(shù)的含義和計算（舉例）6、空間點陣的概念、 14種布拉維格子（ P、I、F、C格子） 7、晶胞的概念 、晶胞參數(shù)（計算）8、微觀對稱要素的特征、空間群的概念（只存在230種空間群） 在微觀對稱操作中都包含有平移動作 9、球體緊密堆積原理 （六方密堆、立方密堆） 10、鮑林規(guī)則（離子晶體）11、決定晶體結構的因素：化學組成、質(zhì)點相對大小、極化性質(zhì) 12、同質(zhì)多晶,13、典型的晶體結構（晶體結構的描述方法） CaF2結構、金剛石結構、金紅石結構、剛玉結構、 CaTiO3、尖晶石結構、NaCl結構 14、硅酸鹽晶體結構、硅酸鹽晶體結構分類的依據(jù) 15、層狀硅酸鹽晶體的結構特點，（晶胞參數(shù)a和b值相近）16、石英、磷石英、方石英的結構特點,第二章、晶體結構缺陷,1、缺陷的概念（凡是造成晶體點陣的周期性勢場發(fā)生畸變的一切因素） 2、熱缺陷 （弗倫克爾缺陷、肖特基缺陷）及計算 熱缺陷是一種本征缺陷、高于0K就存在， 影響熱缺陷濃度的因數(shù)：溫度和熱缺陷形成能（晶體結構） 3、雜質(zhì)缺陷、固溶體（晶態(tài)固體） 固溶體、化合物、混合物之間的比較 4、非化學計量化合物結構缺陷 種類、形成條件、特點，缺陷的計算等5、連續(xù)置換型固溶體的形成條件 6、影響形成間隙型固溶體的因素7、組分缺陷（補償缺陷）：不等價離子取代 形成條件、特點（濃度取決于摻雜量和固溶度） 缺陷濃度的計算、與熱缺陷的比較,8、缺陷反應方程和固溶式 9、固溶體的研究與計算 寫出缺陷反應方程 固溶式、算出晶胞的體積和重量 理論密度（間隙型、置換型） 和實測密度比較 10、位錯概念 刃位錯：滑移方向與位錯線垂直，伯格斯矢量b與位錯線垂直 螺位錯：滑移方向與位錯線平行，伯格斯矢量b與位錯線平行,第三章、非晶體固體,1、熔體的概念：不同聚合程度的各種聚合物的混合物 硅酸鹽熔體的粘度與組成的關系2、非晶態(tài)物質(zhì)的特點 3、玻璃的通性（4個） 4、 Tg 、Tf ,相對應的粘度和特點5、網(wǎng)絡形成體、網(wǎng)絡變化體、網(wǎng)絡中間體,6、玻璃形成的熱力學觀點（結晶化、玻璃化、分相）7、玻璃形成的動力學條件 3T圖-臨界冷卻速率8、玻璃形成的結晶化學條件（鍵強、鍵型）9、玻璃的結構學說（二種玻璃結構學說的共同之處和不同之處）10、玻璃的結構參數(shù) （注意給出的條件） Z可根據(jù)玻璃類型定，先計算R，再計算X、Y11、硼的反?，F(xiàn)象,第四章、表面與界面,1、晶體的表面雙電層與表面能的關系 2、潤濕的概念、定義 改善潤濕的方法：去除表面吸附膜（提高固體表面能）、 改變表面粗糙度、降低固液界面能 3、表面粗糙度對潤濕的影響 4、吸附膜對潤濕的影響 5、彎曲表面的效應與開爾文公式6、晶界的概念、晶界的分類與特點 7、晶界構型，以及決定晶界構型的因素8、晶界應力（與熱膨脹系數(shù)差、溫度差、晶粒直徑成正比，與晶粒長 度成反比；細而長的針狀晶粒的強度和抗沖擊性能好）,9、粘土荷電的原因10、粘土與水的作用、粘土泥漿屬于塑性流動 11、電動電位的概念，以及影響因素12、泥漿膠溶的機理與條件13、泥漿發(fā)生觸變的原因 14、粘土的可塑性15、瘠性料的懸浮與塑化,第五章、相平衡,1、相律以及相圖中的一些基本概念 相、獨立組分、自由度等2、自由度與相圖座標系統(tǒng)的關系3、等含量規(guī)則、等比例規(guī)則、杠桿規(guī)則、三角形規(guī)則、 連線規(guī)則、切線規(guī)則、重心規(guī)則等。4、可逆與不可逆多晶轉(zhuǎn)變的特點5、一致熔和不一致熔化合物的特點6、三元相圖析晶路徑的分析 判斷化合物的性質(zhì) 劃分副三角形（與無變量點的關系） 標出界線上的溫度走向和界線的性質(zhì) 確定無變量點的性質(zhì) 分析具體的析晶路程,第六章、擴散與固相反應,1、固體中擴散的特點 2、菲克定律（宏觀現(xiàn)象） 菲克第一定律：穩(wěn)態(tài)擴散 菲克第二定律：不穩(wěn)態(tài)擴散3、擴散系數(shù)是一個什么樣的參數(shù)（Dfr2） 4、擴散推動力（化學位梯度） 5、擴散系數(shù)的一般熱力學關系式及其討論 6、質(zhì)點的擴散方式（五種、其中空位最常見，所需能量最?。?7、本征擴散、非本征擴散，及其相應的擴散系數(shù)D和擴散活化能 產(chǎn)生本征擴散與非本征擴散的原因與條件，分析、計算 非化學計量化合物中的擴散8、螢石結構的ZrO2中Zr4+和O2-哪個擴散的活化能大？,9、固相反應的定義、泰曼溫度10、固相反應的轉(zhuǎn)化率 11、固相反應的一般動力學關系（反應的總阻力=各個分阻力之和）12、固相反應的特點 （化學反應動力學范圍、擴散動力學范圍）13、楊德爾方程 G0.3 14、金斯特林格方程 G0.8,第七章、相變,1、相變的概念 2、相變的分類 3、一級相變、二級相變 4、固態(tài)相變 馬氏體相變的概念與特征、有序無序相變的概念5、相變過程中的亞穩(wěn)態(tài)與形成亞穩(wěn)區(qū)的原因6、晶核的形成條件、臨界晶核半徑rk、成核位壘（要有T）7、均勻成核速率，影響成核速率的因素：核坯的數(shù)目、質(zhì)點加到核坯 上的速率 Iv=P·D,8、均勻成核、非均勻成核（非均勻成核速率） 9、晶體生長速率 10、成核與晶體生長相比，需要更大的T 11、分相現(xiàn)象、分相的概念及判斷12、玻璃析晶熱處理分析,第八章、燒結,1、燒結的概念、定義 2、燒結與燒成、燒結與熔融、燒結與固相反應3、燒結的推動力（過剩的表面能G）4、燒結的模型5、固態(tài)燒結的類型、特點、公式。在擴散傳質(zhì)中質(zhì)點由什么地方向什 么地方擴散？6、液態(tài)燒結的類型、特點、公式7、液態(tài)燒結與固態(tài)燒結的異同點 8、晶粒生長的概念、公式、計算：D2-Do2=kt 晶粒生長與再結晶是在燒結的中、后期進行的 晶粒生長不是小晶粒之間的相互粘結，而是晶界移動的結果,9、二次再結晶的概念、晶粒生長與二次再結晶的區(qū)別 10、造成二次再結晶的原因以及防止二次再結晶的方法11、在有雜質(zhì)（或燒結添加劑存在下）的晶粒生長：G3-Go3=kt 12、在晶粒的正常生長過程中，晶粒的極限尺寸；并分析燒結過程中 的晶粒大小。,