2017年長安大學材料科學與工程基礎考研大綱

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838《材料科學與工程基礎》考試內容范圍

考試科目說明：

《材料科學與工程基礎》包含《材料科學基礎》、《道路建筑材料》和《無機化學》3個模塊，考生可任選其中1個模塊進行考試。

考試內容范圍：

《材料科學基礎》模塊

參考教材：材料科學基礎（第二版），石徳珂，機械工業出版社

考試內容：

一、性質與要求
《材料科學基礎》是材料科學與工程專業一級學科的專業基礎課。該課程從材料的組織結構出發，研究材料的結構與材料的制備方法、加工工藝以及材料性能之間的關系。
考試要求：(1)系統掌握材料科學的基礎知識和理論(2)能應用基本理論分析和解釋常見的工程現象。
二、試卷結構
題形為問答方式的簡答題、分析計算和論述題。
三、考試內容及要點
1.材料結構的基本知識
內容：原子結構，原子結合鍵，原子排列方式，材料的穩態結構與亞穩態結構。
要點：了解結構與性能間的關系。
2.材料中的晶體結構
內容：晶體學基礎，典型金屬晶體結構，離子晶體、共價晶體的結構。
要點：密勒（Miller）指數法；晶帶；配位數、致密度；多晶型性；鮑林規則。
3、晶體缺陷
內容：點缺陷及其平衡濃度，位錯的幾何性質、運動性質及彈性性質，位錯的增殖與位錯源，實際晶體中的位錯，晶體的界面理論。
要點：點缺陷類型、平衡濃度；柏氏矢量；滑移與攀移；位錯線的應變能與張力；柯垂耳（Cottrell）氣團；位錯反應的條件；全位錯與分位錯；堆垛層錯；界面吸附；界面潤濕。
4、材料的相結構與相圖
內容：材料的相結構，二元相圖及其類型，鐵－碳合金相圖，相圖的熱力學基礎，三元相圖。
要點：固溶體和中間相的類型及其特點；影響固溶體溶解度的因素；相律、相圖的建立；杠桿定律；枝晶偏析；偽共晶、不平衡共晶、離異共晶；包晶偏析；鐵-碳合金相圖；鐵素體、滲碳體、奧氏體、珠光體、萊氏體；鐵-碳合金平衡凝固分析以及組織組成物相對量、相組成物相對量的計算；熱脆、冷脆、氫脆；相平衡條件；濃度三角形；共軛連線、直線法則；共軛三角形、重心法則；
5、材料的凝固
內容：材料凝固時晶核的形成，晶體的生長，固溶體合金的凝固，共晶合金的凝固，凝固理論應用。
要點：凝固的熱力學條件；過冷度，形核，臨界核心，形核率；非均勻形核；熔化熵、溫度梯度與晶體生長特性間關系；固溶體合金溶質分布；成分過冷；共晶體的結構；鑄錠組織特征；區域熔煉、單晶制備、定向凝固、非晶態。
6、材料中的擴散
內容：擴散現象及擴散方程，擴散微觀機制，擴散驅動力，反應擴散，影響擴散因素。
要點：菲克第一定律；菲克第二定律及應用；間隙機制、空位機制；柯肯達爾效應；擴散驅動力、上坡擴散；
7、材料的變形
內容：金屬的彈性變形，滑移與孿晶變形，單晶體的塑性變形，多晶體的塑性變形，純金屬的變形與強化，合金的變形與強化，冷變形金屬的組織與性能，冷變形金屬的恢復與再結晶。
要點：彈性模量的微觀解釋；位錯寬度、派-納力；滑移系；孿晶變形；施密特定律；單滑移、多滑移、交滑移；霍爾-佩奇（Hall-petch）關系；割階、扭折；梯桿位錯、L-C鎖；弗蘭克-瑞德源（F-R源）；固溶強化；細晶強化理論；低碳鋼屈服理論；應變時效理論；第二相強化理論；纖維組織、位錯胞狀結構、形變織構、殘余應力；回復、亞晶；再結晶；二次再結晶。

《道路建筑材料》模塊

參考教材：道路建筑材料，李立寒，人民交通出版社，2003

考試內容：

一、總論
1、知識點
道路建筑材料的主要研究內容及其特點、材料應具備的性質以及道路材料的檢驗方法和技術標準。
2、重點和難點：（1）對道路建筑材料的總體認識，了解道路建筑材料在道路工程中的作用；（2）基于材料的路用性能，掌握道路材料的技術性質；（3）對各種道路材料的檢測方法和技術標準；（4）道路材料質量的變異和控制。
二、砂石材料
1、知識點
石料的技術性質和技術要求、集料的技術性質和技術要求，以及礦質混合料的級配理論和組成設計方法。
2、重點和難點：（1）石料的技術性質與路用性能的關系；（2）孔隙率、空隙率的物理意義及其對材料技術性質的影響；（3）粗、細集料的劃分及其在混合料中的作用；（4）礦質混合料的級配理論；（5）不同組成結構對材料性質的影響；（6）礦質混合料的組成設計方法。
三、石灰和水泥
1、知識點
石灰的消化和硬化過程，質量鑒定指標；硅酸鹽水泥的熟料礦物組成、凝結硬化機理和技術性質。
2、重點和難點：（1）石灰的消化和硬化，質量鑒定指標；（2）硅酸鹽水泥熟料礦物組成、凝結硬化機理；（3）硅酸鹽水泥的技術性質。
四、水泥混凝土和砂漿
1、知識點
普通水泥混凝土的組成材料、技術性質、設計方法和質量控制。
2、重點和難點：（1）水泥混凝土的工作性或施工和易性、其影響因素和改善措施；（2）硬化后混凝土的技術性質及其影響因素和改善措施；（3）水泥混凝土組成材料的技術要求；（4）水泥混凝土的組成設計方法；（5）水泥混凝土的質量控制。
五、瀝青材料
1、知識點
石油瀝青的生成工藝、組成結構、技術性質和技術標準。
2、重點和難點：（1）掌握石油瀝青的化學組分和膠體結構；（2）瀝青的技術性質和評價方法；（3）瀝青材料的粘彈特性；（4）瀝青材料的技術標準。
六、瀝青混合料
1、知識點
瀝青混合料組成結構、技術性質、組成材料和評價方法。
2、重點和難點：（1）瀝青混合料的組成結構；（2）瀝青混合料的強度形成原理；（3）瀝青混合料的技術性質和技術要求；（4）瀝青混合料組成材料的技術性質；（5）瀝青混合料的配合比設計方法。
考試題型
試卷采用筆試，試題大體分成四種類型，考察考生對基本概念、基本理論的掌握，重點考察考生的分析理解能力和綜合應用情況，試題力爭做到全面、難易適當且層次分明；
1．概念型題：重點考查考生對基本概念掌握的程度，要求考生概念清晰，回答準確，還要注重專業的一些基本術語和符號。
2．簡答題：重點考察學生的基本概念，基本知識點，基本設計思路等。
3．分析題:重點考查學生對基本知識點掌握程度，以及實際應用能力
4．計算題:重點考察學生靈活運用所學的基本理論和專業知識綜合分析和解決工程實際問題。

《無機化學》模塊

參考教材：無機化學基礎教程牟文生、于永鮮、周硼編大連理工大學出版社

考試內容：
一、氣體和溶液
1、基本要求：
掌握理想氣體的狀態方程及其應用、混合氣體中組分氣體的分壓概念和分壓定律，掌握溶液濃度的各種表示方法并進行計算，掌握稀溶液的依數性及相關計算。
2、基本內容：（1）氣體定律：理想氣體狀態方程、分壓定律；（2）稀溶液的依數性：蒸汽壓下降、凝固點降低、沸點升高和滲透壓。
二、化學反應的能量與方向
1、基本要求：
掌握系統、環境、相、狀態函數等概念，掌握熱力學第一定律、熱化學方程式、Hess定律和反應標準摩爾焓變的計算，掌握熵及熵變的簡單計算、Gibbs函數及Gibbs函數變的計算，掌握化學反應等溫方程，學會判斷反應進行的方向。
2、基本內容：（1）熱力學第一定律和化學熱力學的基本概念；（2）熱化學方程式、反應的摩爾焓變、標準摩爾生成焓、Hess定律；（3）化學反應的方向：化學反應方向的焓變、熵變和Gibbs函數變判據，標準摩爾生成Gibbs函數和標準摩爾Gibbs函數變，化學反應等溫方程，吉布斯-亥姆赫茲公式及其應用。
三、化學反應速率
1、基本要求：
掌握化學反應速率、反應速率方程、反應級數、反應速率系數等概念，了解反應速率的碰撞理論和過渡狀態理論，掌握活化分子和活化能的概念，并能用其說明濃度、溫度、催化劑對反應速率的影響。
2、基本內容：（1）化學反應速率的定義和表示法；（2）反應速率理論；（3）濃度、溫度和催化劑對反應速率的影響。
四、化學平衡
1、基本要求：
掌握化學平衡的概念、標準平衡常數和平衡組成的計算，熟悉反應商判據，掌握濃度、壓力、溫度對化學平衡移動的影響及有關的簡單計算。
2、基本內容：（1）可逆反應和化學平衡；（2）標準平衡常數的概念和平衡組成的計算；（3）化學平衡移動的影響因素
五、酸堿解離平衡
1、基本要求：
掌握酸堿質子理論的基本要點，掌握水的解離平衡、標準離子積常數和強酸、強堿溶液pH值的計算，掌握一元弱酸和弱酸鹽、弱堿和弱堿鹽的解離平衡及其平衡組成的計算，了解多元弱酸和弱酸鹽的分步水解及其平衡組成的計算，掌握同離子效應和緩沖溶液的概念。
2、基本內容：（1）酸堿質子理論：酸堿概念、共軛酸堿對；（2）水的解離平衡和溶液的pH值；（3）弱酸弱堿的解離平衡：一元弱酸弱堿、多元弱酸弱堿；（4）鹽的水解平衡：離子酸堿；（5）緩沖溶液：同離子效應、緩沖溶液及其緩沖原理。
六、沉淀-溶解平衡
1、基本要求：
掌握難溶電解質的沉淀-溶解平衡，掌握溶度積常數及其與溶解度間的關系和有關計算，掌握溶度積規則并判斷沉淀的生成和溶解，熟悉pH對沉淀-溶解平衡的影響，了解分步沉淀和兩種沉淀間的轉化及有關計算。
2、基本內容：（1）溶度積：溶度積常數，溶度積規則；（2）沉淀的生成和溶解：沉淀的生成、溶解和轉化。
七、氧化還原反應
1、基本要求：
掌握氧化還原反應的基本概念，能熟練配平氧化還原反應方程式，掌握原電池及其電動勢的概念，掌握標準電極電勢的概念和應用，能斯特方程的簡單計算，掌握元素電勢圖及其應用。
2、基本內容：（1）氧化還原反應的基本概念；（2）氧化還原反應方程式的配平；
（3）原電池及電極電勢；（4）能斯特方程；（5）電極電勢的應用；（6）元素電勢圖。
八、原子結構
1、基本要求：
了解氫原子光譜，掌握能級、原子軌道、概率和概率密度、電子云等概念，掌握三個量子數的名稱、符號、取值和意義，熟悉s、p、d原子軌道與電子云的形狀和空間的伸展方向，掌握多電子原子軌道近似能級圖和核外電子排布規律并寫出常見元素的核外電子排布，掌握元素周期表中元素的分區、結構特征，熟悉原子半徑、電離能、電子親和能和電負性的變化規律。
2、基本內容：（1）氫原子光譜和玻爾理論；（2）核外電子的運動狀態：電子的波粒二象性、薛定諤方程與三個量子數、波函數與原子軌道、概率密度與電子云；（3）多電子原子的結構：多電子原子的軌道能量、核外電子排布；（4）元素周期律：原子的電子層結構與元素周期表、元素基本性質的周期性。
九、分子結構
1、基本要求：
掌握化學鍵的分類、共價鍵的價鍵理論的基本要點、共價鍵的特點和類型，掌握雜化軌道的概念和類型并解釋簡單分子或多原子離子的幾何構型，熟悉分子軌道的概念、鍵參數的概念。
2、基本內容：（1）共價鍵：價鍵理論、特點、類型，雜化軌道理論；（2）分子軌道理論。
十、配位化合物
1、基本要求：掌握配合物的基本概念和命名。
2、基本內容：配合物的基本概念：組成、化學式和命名、分類。