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2021年硕士研究生自命题科目考试大纲
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科目代码、科目名称：
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813 无机材料科学基础
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| 一、基本内容
第一章 晶体结构基础
了解晶体的概念、空间点阵、晶体的基本性质；
掌握晶体的宏观对称操作和对称要素、点群的概念；
了解晶体宏观对称的特点、晶系的概念；
掌握平行六面体的选取原则，掌握布拉维点阵、晶胞的概念；
了解晶系定向法则，晶体几何常数的概念；掌握晶体结晶符号；
了解晶体的微观对称要素、空间群的概念；
了解晶体中的化学键类型；
掌握球体最紧密堆积原理；掌握配位多面体、键参数的概念；
掌握鲍林规则；
掌握典型的无机非金属材料的晶体结构，了解同质多晶概念及其实例；
了解硅酸盐晶体结构的特点-岛状、组群状、链状、层状、架状硅酸盐结构。
重点、难点：
晶体的宏观对称要素、空间点阵、对称型；
对称操作、对称要素、点群；
各晶系晶体的几何常数；
晶系定向、结晶符号；
球体紧密堆积原理、配位多面体、键参数；
鲍林规则；
典型的无机非金属材料的晶体结构；
硅酸盐结构的特点，石英晶型转变。
第二章 晶体结构缺陷
掌握晶体结构点缺陷的类型；
了解晶体中原子缺陷的产生过程；
掌握点缺陷化学反应方程式的书写规则及其应用；
了解热缺陷浓度的计算；
了解点缺陷的化学平衡；
了解固溶体、非化学计量化合物的概念；
了解固溶体的研究方法；
了解位错的概念、位错的基本类型；
了解伯格斯矢量的概念及其确定方法。
重点、难点：
晶体中原子缺陷的产生过程；
点缺陷，缺陷化学反应方程式；
热缺陷浓度的平衡计算；
置换固溶体的形成条件；
非化学计量化合物的缺陷化学；
固溶体的研究方法；
伯格斯矢量的概念及其确定方法。
第三章 非晶态固体
了解熔体结构的聚合物理论；
掌握硅酸盐熔体中聚合物的形成阶段；
了解硅酸盐熔体的性能及其影响因素；
了解玻璃的通性；
掌握玻璃结构的“晶子学说”、“无规则网络学说”；
了解玻璃态物质的形成方法；
掌握玻璃形成的热力学、动力学、结晶化学条件；
了解硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃的结构、性能及其应用；
了解玻璃陶瓷、非晶态合金、非晶态半导体的基本概念及其潜在应用。
重点、难点：
玻璃熔体聚合物形成的三个阶段；
粘度的概念及其影响因素；
玻璃形成的热力学、动力学、结晶化学条件；
玻璃结构的“晶子假说”、“无规则网络假说”；
玻璃的结构参数及其对玻璃性质的影响；
硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃的结构、性能。
第四章 材料的表面与界面
了解固体的表面力场；
了解固体表面的特征、固体表面结构以及固体的表面能；
了解弯曲表面效应，掌握开尔文公式及其应用；
掌握润湿的概念及其影响因素；
了解固体表面吸附及表面改性方法；
了解晶界的概念、特性及其分类；
了解粘土-水系统的胶体化学性质、流变学特征。
重点、难点：
固体表面的特征、固体表面结构以及固体的表面能；
弯曲表面效应；
润湿的分类及其特点；
开尔文公式及其应用；
粘土-水系统的胶体化学性质、流变学特征；
瘠性料的塑化。
第五章 相图
了解组分、相、自由度的概念；
了解硅酸盐系统相平衡的特点；
掌握相律的概念及其在硅酸盐系统中的应用；
了解单元系统相图及其基本特点；
了解二元系统相图，掌握杠杆规则的概念及其在二元系统相图中的应用；
了解三元系统相图的基本知识，学会分析三元系统相图。
重点、难点：
硅酸盐系统中的组分、相、自由度、相律；
单元系统相图及其基本特点；
二元系统相图的热力学分析，二元系统相图的绘制，二元系统组成的析晶路程分析；
凝聚系统相图测定方法；
杠杆规则的概念及其在相图中的应用；
三元相图的重要规则：连线规则、切线规则、重心规则、三角形规则；
三元系统相图的分析，三元系统组成的析晶路程分析。
第六章 扩散
了解固体中扩散的基本特点；
掌握菲克的两个定律及其分别在稳定扩散、不稳定扩散中的应用；
掌握扩散动力学方程；
了解扩散过程的推动力、质点迁移的微观机制、扩散系数的物理意义；
了解扩散的微观机制；
掌握空位扩散机制；
了解本征扩散、非本征扩散、互扩散；
了解影响固体材料中扩散的因素。
重点、难点：
扩散动力学方程；
菲克第一定律、菲克第二定律及其应用；
扩散的微观机制；
扩散系数的物理意义；
本征扩散、非本征扩散、互扩散；
影响固体材料中扩散的因素。
第七章 固相反应
了解固相反应的概念，掌握固相反应的共同特点；
了解完整的固相反应过程，了解固相反应过程的研究方法；
了解固相反应的一般动力学关系；
了解固相反应化学反应动力学范围、扩散动力学范围；
掌握杨德尔方程、金斯特林格方程及其适用范围、相关应用；
掌握影响固相反应的因素；
了解热力学在凝聚态体系中应用的特点；
掌握热力学计算方法-经典法、F函数法及其应用。
重点、难点：
固相反应的共同特点；
完整的固相反应过程；
固相反应过程的研究方法；
固相反应化学反应动力学范围、扩散动力学范围；
杨德尔方程、金斯特林格方程及其适用范围、相关应用；
影响固相反应的因素；
固相反应过程产物的稳定性和生成序的关系；
F函数法热力学计算及其应用；
自由能-组成曲线相互关系的确定及其在相图推导中的应用。
第八章 相变
了解相变的热力学分类方法；
了解一级相变、二级相变的概念及其热力学特征，掌握马氏体相变的特征；
了解液-固相变过程的推动力及晶核生成条件；
了解液-固相变过程的动力学特征；
了解分相的热力学理论及分相的结晶化学观点。
重点、难点：
一级相变、二级相变的概念及其热力学特征；
马氏体相变的特征；
液-固相变过程晶核生成条件；
影响析晶能力的因素；
分相的结晶化学观点。
第九章 材料的烧结
了解烧结的特点、烧结过程推动力、烧结模型；
了解固相烧结的传质方式；
了解液相烧结的传质方式；
了解晶粒生长、二次再结晶的概念，了解晶界在烧结中的作用；
掌握影响烧结的因素；
了解烧结方法的发展。
重点、难点：
烧结推动力及烧结模型；
蒸发-凝聚传质、扩散传质分析；
流动传质、溶解-沉淀传质分析；
传质机理的分析、比较及其相关应用；
晶粒生长与二次再结晶；
晶界在烧结中的作用；
影响烧结的因素；
烧结方法的研究进展。
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| 二、考试要求（包括题型、分数比例、是否使用计算器等）
1、名词解释（共5小题，每小题3分，共计15分）
2、简答题（共6小题，共计55分）
3、作图、计算、论述题（共8小题，每小题10分，共计80分）
需要使用计算器
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| 三、主要参考书目
张其土．无机材料科学基础．上海：华东理工大学出版社，2007
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