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《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 (c) P，C，F (d) F，I，C 2. 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 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：質點在三維空間成周期性重復排列 晶體的基本性質：結晶均一性、各向異性、自限性、對稱性、 最小內能性 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 5、晶面的取向關系 、晶面指數的含義和計算（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（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、質點相對大小、極化性質 12、同質多晶,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 15、層狀硅酸鹽晶體的結構特點，（晶胞參數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：溫度和熱缺陷形成能（晶體結構） 3、雜質缺陷、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、網絡形成體、網絡變化體、網絡中間體,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 （注意給出的條件） Z可根據玻璃類型定，先計算R，再計算X、Y 11、硼的反?，F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 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 確定無變量點的性質 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、擴散系數是一個什么樣的參數（D∝fr2） 4、擴散推動力（化學位梯度） 5、擴散系數的一般熱力學關系式及其討論 6、質點的擴散方式（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D和擴散活化能 產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 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：核坯的數目、質點加到核坯 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。在擴散傳質中質點由什么地方向什 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（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。,