版材料科学基础考试大纲

1、材料科学基础课程考试大纲课程编号：060010010适用专业：材料科学与工程专业考试方式：闭卷、笔试学时数：72学分数：4执笔者：刘豫一、课程的性质与设置目的和要求该课程是材料科学与工程专业的重要的学科基础课之一， 主要介绍材料科学中的共性规律，即材料的组成 -形成（工艺）条件 -结构 -性能 -材料用途之间相互关系及制约规律。内容主要包括：材料种类，晶体、非晶体结构，缺陷化学，相图，材料的环境行为效应，扩散，相变等基础知识。 通过该课程的学习， 能够掌握材料学的相关理论知识， 从而为后面的专业课程的学习和毕业论文做好准备，对今后的学习和工作打下坚实的理论基础。二、课程内容与考核目标第一章材料

2、概论1、学习目的与要求：通过介绍材料的分类与特点，阐述材料学科的内涵及其结构-性能- 工艺与环境的关系，提出材料的选用原则，分析材料的地位与作用，综述材料学研究的现状与发展趋势。 使学生了解材料科学的重要地位与作用、 工程材料的分类、 课程的任务与内容、材料科学基础的学习方法。2、主要内容包括：第一节材料分类第二节不同材料的特点第三节材料的组成、结构、性能、工艺及其与环境的关系（重点）第四节材料的选择第五节各种材料的地位与作用第六节材料科学的发展方向3、考核知识点：材料的分类方法，材料学的组成、结构、性能、工艺及其与环境的关系4、考核要求：掌握材料的分类方法，了解材料学的组成、结构、性能、工艺

3、及其与环境的关系第二章晶体结构1、学习目的与要求：使学生们掌握结晶学的基本知识和晶体化学基本原理，掌握三大固体材料的结构特点、性能特点， 建立材料结构与性能之间的关系。掌握晶体学的基础知识及各种典型晶体的微观结构。使学生进一步理解晶体的组成 -结构 -性质之间的相互关系及其制约规律。2、主要内容包括：第一节结晶学基础第二节晶体化学基本原理第三节非金属单质晶体结构第四节无机化合物晶体结构（重点，难点）第五节硅酸盐晶体结构3、考核知识点：晶体的分类、特点、晶向指数与晶面指数的标定方法，金属最密密堆积结构、 AX 、 AX 2、 CaTiO 3 等晶体结构，会根据正负离子半径比求配位数、晶体结构的致

4、密度。4、考核要求：掌握晶体学的基础知识，掌握材料的微观结构，以及对材料的性能的影响。第三章晶体结构缺陷1、学习目的与要求：通过本章的学习，使掌握晶体缺陷产生的原因和缺陷的类型，建立缺陷与材料性质和材料加工之间的关系， 为最终利用或控制缺陷对材料实施改性奠定科学基础。要求了解各类缺陷的结构特征、性质及其对材料性能的影响。2、主要内容包括：第一节晶体结构缺陷的类型第二节点缺陷（重点）第三节固溶体（重点）第四节非化学计量化合物第六节线缺陷（难点）第七节面缺陷3、考核知识点：重点掌握点缺陷和固溶体的类型，会计算缺陷的浓度，掌握缺陷对材料性能的影响，位错的概念，柏氏矢量及其性质，位错的运动与交割，了解

5、位错的能量、晶体的界面与界面能，吸附与润湿等概念与现象。4、考核要求：掌握晶体结构的缺陷以及对材料性能的影响。第四章非晶态结构与性质1、学习目的与要求：通过本章的学习，使了解熔体的结构及性质、玻璃的通性、玻璃的形成、 玻璃的结构理论以及典型玻璃的类型等内容。要求了解这些基本知识对控制材料的制造过程和改善材料性能的重要意义。2、主要内容包括：第一节熔体结构第二节熔体性质（重点，难点）第三节玻璃形成第四节玻璃结构3、考核知识点：了解熔体的聚合物理论、影响熔体聚合程度的因素、熔体的黏度和表面张力及影响因素。了解玻璃的通性，了解玻璃形成的动力学和结晶化学条件。4、考核要求：了解非晶态材料的结构特点，掌

6、握熔体的结构和性质，计算玻璃的熔融范围和工作范围。了解玻璃制备的原理、结构特点并会计算玻璃的基本结构参数。第五章表面结构与性质1、学习目的与要求：通过学习使学生掌握固体表面及其结构特点，了解固体的界面及其特点，了解黏土 -水系统的物理化学性质，为了解和运用表面科学知识解决无机材料相关科学与工程问题奠定基本和必要的理论基础。2、主要内容包括：第一节固体的表面及其结构（重点）第二节固体界面及其结构第三节界面行为第四节黏土 -水系统3、考核知识点：界面角及界面张力、曲面的附加压力、曲面的饱和蒸汽压、微晶的溶解度和熔点、吸附、润湿与黏附、胶体的结构、粘土的离子交换、泥浆和粘土的性质。4、考核要求：了解

7、界面角及界面张力及其计算、曲面的附加压力的计算、曲面的饱和蒸汽压、微晶的溶解度和熔点和吸附的计算、 了解润湿与黏附的概念、 胶体的结构、粘土的离子交换、泥浆和粘土的性质。第六章相平衡与相图1、学习目的与要求：通过本章学习，掌握相图的基本知识，二元、三元相图的基本类型，二元、三元相图的分析与使用方法，了解各种材料的专业相图。2、主要内容包括：第一节相律及其研究方法第二节单元系统第三节二元系统第四节三元系统（重点，难点）第五节三元交互系统3、考核知识点：二元及三元相图的基本类型；二元与三元相图的分析和使用；能够分析无机材料的专业相图。4、考核要求：能够分析二元和三元相图的冷却过程的组成变化，掌握相

8、变过程中各相含量的计算。能够了解和使用专业相图。第七章固体中的扩散1、学习目的与要求：通过学习扩散现象及扩散动力学规律，从理论上了解和分析固体的结构、 原子的结合状态及固态相变的机理， 从而可以对材料的制备、 加工及应用中的许多动力学过程进行有效控制，具有重要的理论及实际意义。2、主要内容包括：第一节扩散动力学方程Fick 定律第二节Fick 定律的应用举例第三节固体扩散机构与扩散系数第四节多元系统的扩散第五节影响扩散的因素3、考核知识点：菲克第一和第二定律，及其应用，固体扩散机构，扩散系数。4、考核要求：使学生了解固态扩散的宏观规律及其动力学，掌握菲克定律及其应用，了解扩散的微观机构，掌握扩

9、散系数的计算，了解影响扩散的因素。第八章固相反应1、学习目的与要求：通过本章的学习，使学生掌握固相反应的机理、了解固相反应的动力学关系，掌握固相反应动力学推导方法及其适用范围，了解影响固相反应的因素。2、主要内容包括：第一节固相反应的分类与特征第二节固相反应机理第三节固相反应动力学第四节材料制备中的层插反应第五节影响固相反应得因素3、考核知识点：化学动力学控制的固相反应、扩散动力学控制的固相反应。抛物线方程、杨德方程、金斯特林格方程。4、考核要求：能够计算化学动力学控制的固相反应、能够利用抛物线方程、 杨德方程、金斯特林格方程进行固相反应的计算。第九章相变过程1、学习目的与要求： 了解相变过程

10、的基本规律， 研究和掌握优化材料制备的工艺过程，对材料性能进行有效的设计。学习使学生了解相变的分类， 掌握固态相变的基本概念， 了解固态相变中的形核、 固态相变的晶体长大、液 - 液相变（旋节分解）等现象。2、主要包括包括：第一节相变的分类与条件第二节液 -固相变成核-生长机理第三节液 -液相变旋节分解机理3、考核知识点：相变的分类、成核机理、固液相变4、考核要求：了解相变的分类，了解从液相中生长晶体的机理，了解影响结晶速率的影响因素。第十章烧结过程1、学习目的与要求：通过本章的学习，使学生了解物质在烧结过程中的各种物理化学变化， 掌握粉末成形烧结过程的现象和机理，了解烧结动力学及影响因素对指

11、导生产、控制产品质量， 改进材料性能研究新型材料的重要意义。要求学生了解物质在烧结过程中的各种物理化学变化， 掌握粉末形成形体成烧结过程的现象和机理，了解烧结过程中的晶粒长大与再结晶及影像烧结的因素。2、主要内容包括：第一节烧结概论第二节烧结过程及机理第三节固相烧结第四节再结晶与晶粒长大第五节液相烧结第六节影响烧结的因素3、考核知识点：烧结机理、固相烧结动力学、再结晶和晶粒长大4、考核要求：了解物质在烧结过程中的各种物理化学变化，掌握粉末形成形体成烧结过程的现象和机理， 重点掌握纯固相和有液相参与的烧结过程、 机理及动力学， 了解烧结过程中的晶粒长大与再结晶及影像烧结的因素。第十一章材料在环境中的效应1、学习目的与要求：通过本章的学习，使学生了解材料产生腐蚀的原因，讨论腐蚀对材料性能的影响， 分析材料疲劳裂纹扩展的力学行为与特征及材料的高温蠕变特征； 了解材料的生命周期评估和生态设计的概念。2、主要内容包括第一节材料的腐蚀第二节材料的疲劳第三节材料的再生和利用3、考核知识点：材料的腐蚀、材料的疲劳动力学4、考核要求：了解材料的腐蚀