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《材料科學(xué)基礎(chǔ)》復(fù)習(xí),張其土 南京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院 2012年12月1日,一、命題原則,是一種選拔性的考試，試題應(yīng)能測試出考生是否具備研究生入學(xué)的基本條件，著重考查考生的基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論和知識的運(yùn)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(gòu)成合理：應(yīng)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(yùn)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，C 2. 晶體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)屬于 （2） 晶族， （3） 晶系。 (1) 能充分反映整個晶體結(jié)構(gòu)特征的最小結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)與液相燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式？固相燒結(jié)與液相燒結(jié)之間有何相同 與不同之處？,三、主要參考書,《材料科學(xué)基礎(chǔ)》 張聯(lián)盟主編，武漢理工大學(xué)出版社 《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》 張其土主編，華東理工大學(xué)出版社 或其他《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》的教材,第一章、晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),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(fù)排列 晶體的基本性質(zhì)：結(jié)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(fù) 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(fù)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(guān)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(jié)構(gòu)的因素：化學(xué)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(jié)構(gòu)（晶體結(jié)構(gòu)的描述方法） CaF2結(jié)構(gòu)、金剛石結(jié)構(gòu)、金紅石結(jié)構(gòu)、剛玉結(jié)構(gòu)、 CaTiO3、尖晶石結(jié)構(gòu)、NaCl結(jié)構(gòu) 14、硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)、硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)分類的依據(jù) 15、層狀硅酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)特點，（晶胞參數(shù)a和b值相近） 16、石英、磷石英、方石英的結(jié)構(gòu)特點,第二章、晶體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)） 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(xué)計量化合物結(jié)構(gòu)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(bǔ)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(yīng)方程和固溶式 9、固溶體的研究與計算 寫出缺陷反應(yīng)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(guān)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(yīng)的粘度和特點 5、網(wǎng)絡(luò)形成體、網(wǎng)絡(luò)變化體、網(wǎng)絡(luò)中間體,6、玻璃形成的熱力學(xué)觀點（結(jié)晶化、玻璃化、分相） 7、玻璃形成的動力學(xué)條件 3T圖---臨界冷卻速率 8、玻璃形成的結(jié)晶化學(xué)條件（鍵強(qiáng)、鍵型） 9、玻璃的結(jié)構(gòu)學(xué)說（二種玻璃結(jié)構(gòu)學(xué)說的共同之處和不同之處） 10、玻璃的結(jié)構(gòu)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、Y 11、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(guān)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(yīng)與開爾文公式 6、晶界的概念、晶界的分類與特點 7、晶界構(gòu)型，以及決定晶界構(gòu)型的因素 8、晶界應(yīng)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(xì)而長的針狀晶粒的強(qiáng)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(jī)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(dú)立組分、自由度等 2、自由度與相圖座標(biāo)系統(tǒng)的關(guān)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(guān)系） 標(biāo)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(kuò)散與固相反應(yīng),1、固體中擴(kuò)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(kuò)散 菲克第二定律：不穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 3、擴(kuò)散系數(shù)是一個什么樣的參數(shù)（D∝fr2） 4、擴(kuò)散推動力（化學(xué)位梯度） 5、擴(kuò)散系數(shù)的一般熱力學(xué)關(guān)系式及其討論 6、質(zhì)點的擴(kuò)散方式（五種、其中空位最常見，所需能量最?。? 7、本征擴(kuò)散、非本征擴(kuò)散，及其相應(yīng)的擴(kuò)散系數(shù)D和擴(kuò)散活化能 產(chǎn)生本征擴(kuò)散與非本征擴(kuò)散的原因與條件，分析、計算 非化學(xué)計量化合物中的擴(kuò)散 8、螢石結(jié)構(gòu)的ZrO2中Zr4+和O2-哪個擴(kuò)散的活化能大？,9、固相反應(yīng)的定義、泰曼溫度 10、固相反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率 11、固相反應(yīng)的一般動力學(xué)關(guān)系（反應(yīng)的總阻力=各個分阻力之和） 12、固相反應(yīng)的特點 （化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)范圍、擴(kuò)散動力學(xué)范圍） 13、楊德爾方程 G＜0.3 14、金斯特林格方程 G＜0.8,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(jié),1、燒結(jié)的概念、定義 2、燒結(jié)與燒成、燒結(jié)與熔融、燒結(jié)與固相反應(yīng) 3、燒結(jié)的推動力（過剩的表面能?G） 4、燒結(jié)的模型 5、固態(tài)燒結(jié)的類型、特點、公式。在擴(kuò)散傳質(zhì)中質(zhì)點由什么地方向什 么地方擴(kuò)散？ 6、液態(tài)燒結(jié)的類型、特點、公式 7、液態(tài)燒結(jié)與固態(tài)燒結(jié)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(jié)晶是在燒結(jié)的中、后期進(jìn)行的 晶粒生長不是小晶粒之間的相互粘結(jié)，而是晶界移動的結(jié)果,9、二次再結(jié)晶的概念、晶粒生長與二次再結(jié)晶的區(qū)別 10、造成二次再結(jié)晶的原因以及防止二次再結(jié)晶的方法 11、在有雜質(zhì)（或燒結(jié)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(jié)過程中 的晶粒大小。,