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天津大学07考研业务课大纲(429材料科学基础)

天津大学   2006-08-24 15:40 【 】【我要纠错

  课程编号:429

  课程名称:材料科学基础

  一、考试的总体要求

  要求考生从材料学学科领域的范畴,较系统地掌握各部分章节的基础理论和基本知识,了解与固体材料性能密切相关的物质结构特征,与过程相关的材料行为规律。从微观、宏观、物质内部及表面、静态、动态等不同角度,认识金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料的基本特性。具备综合运用所学知识进行分析和解决实际问题的能力。为从事材料的设计与制造,新材料的研究与开发,以及继续进行专业学习奠定基础。

  二、考试的内容及比例

  试题分为必答题和选答题两部分。必答题为所有考生必答部分,选答题分为选答题模块(1)和选答题模块(2),考生可根据自身情况,任意选择一个选答题模块进行答题。注意,两个选答题模块的考题不能兼答。

  必答题占全部试题的比例为 40% ;选答题占全部试题的比例为60%.

  必答题内容:

  第1部分 几何结晶学基础

  ① 等同点及空间格子、布拉维法则和面角守恒定律;

  ② 晶体的宏观对称、对称操作和对称要素、对称要素的组合、对称型;

  ③ 晶体定向和结晶符号;

  ④ 十四种空间格子、晶体的微观对称要素;

  ⑤ 点群、空间群及其国际符号;

  ⑥ 球体紧密堆积原理。

  第2部分  材料的晶态结构及有序化

  ①  材料的键性;

  ② 晶体化学基本原理:配位数和配位多面体、离子极化、电负性、鲍林规则及应用;

  ③  典型金属的晶体结构:晶胞中的原子数、配位数与致密度;

  ④  无机非金属材料组成与晶体结构类型、层状和架状硅酸盐晶体结构;

  ⑤ 高分子材料结晶形态、高分子链在晶体中的构象、高分子材料晶态结构模型、高分子材料结晶度及其测定,高分子的液晶态结构特征与分类、液晶的物理结构。

  第3部分  高聚物及非晶态结构

  ①  高分子的链结构、高分子的聚集态结构;

  ②  高聚物热运动的主要特点、高聚物的力学状态和热转变;

  ③  无机熔体的结构理论、 熔体性质和玻璃的通性、 玻璃形成的基本条件、 玻璃的结构及结构参数;

  ④  非晶态合金的形成、 非晶态合金的结构模型、 非晶合金的特性。

  选答题模块(1)内容:

  第1部分 结构缺陷及固溶体

  ①  点缺陷: 缺陷化学反应表示法、 点缺陷的化学平衡、 热缺陷浓度计算公式;

  ②  位错:位错的基本类型、 位错的运动、位错的弹性性质、位错的来源和位错的增殖;

  ③  面缺陷:外表面、 晶界与亚晶界;

  ④  固溶体:固溶体特点、分类及其研究方法,置换型固溶体中“组分缺陷”反应表示,非化学计量化合物的各种缺陷反应。

  第2部分  表面与界面

  ①  表面能和表面张力;

  ②  表面的驰豫、重构及双电层、固体的表面能;

  ③ 表面润湿,粘附、吸附和表面改性,弯曲表面效应;

  ④  小角度晶界及界面能、 大角度晶界及界面能;

  ⑤ 界面特性: 晶界偏析、晶界迁移、 晶界应力、晶界电荷与静电势;

  ⑥  晶界能与晶界构形。

  第3部分 固体材料中的扩散

  ①  固体中质点扩散的特点和扩散动力学方程:扩散第一、第二定律、扩散方程的求解;

  ②  扩散驱动力及扩散机制:间隙扩散、置换扩散、反应扩散、空位扩散、离子晶体中的扩散;

  ③  扩散系数、扩散激活能、影响扩散的因素。

  第4部分 相平衡与相图

  ① 相与相平衡的基本概念;

  ② 单元和二元系统各种类型相图的阅读分析;

  ③ 三元相图中的基本类型,运用相图的基本规则来确定相图中的点、线、面的性质以及相平衡和非平衡条件下的析晶路程。

  第5部分 相变

  ① 相变的分类;

  ② 液-固相变过程的热力学和动力学分析,相变过程的不平衡态与亚稳区、晶体生长过程动力学;

  ③ 固态相变的特点,固态相变的形核与晶核长大,固态相变的基本结构特征 ;

  ④ 液-液相变中的分相,介稳相图中的亚稳区和不稳区的特点,分相热力学理论,成核生长和失稳分解过程。

  选答题模块(2)内容:

  第1部分 高分子的结构

  ① 高分子链的构象统计:均方末端距的几何计算法和统计计算法,高分子链柔顺性的表征,高分子链的均方旋转半径;

  ② 高聚物的结晶过程:高分子结构与结晶能力,结晶速度及测定方法,Avrami方程用于高聚物的结晶过程,结晶速度与温度的关系,影响结晶速度的其他因素;

  ③ 结晶热力学:结晶高聚物的熔融与熔点,结晶温度、晶片厚度、拉伸及杂质对高聚物熔点的影响,高分子链结构对熔点的影响,共聚物的熔点。

  第2部分 高聚物的分子运动

  ① 玻璃化转变现象和玻璃化温度的测量;

  ② 玻璃化转变理论;

  ③ 影响玻璃化温度的因素。

  第3部分 高分子的溶液性质

  ① 高聚物的溶解:高聚物溶解过程的特点,高聚物溶解过程的热力学解释,溶剂的选择;

  ② 高分子溶液的热力学性质:Flory-Huggins高分子溶液理论,Flory温度(θ温度)的提出, Flory-Krigbaum稀溶液理论;

  ③ 高分子浓溶液:高聚物的增塑,纺丝液,凝胶和冻胶。

  第4部分 高聚物的分子量及分子量分布

  ① 高聚物分子量的统计意义:平均分子量,平均分子量与分布函数,分子量分布宽度;

  ② 高聚物分子量的测定:端基分析,沸点升高和冰点降低,膜渗透压,气相渗透,光散射,小角激光光散射,超速离心沉降,粘度,凝胶色谱;

  ③ 分子量分布的表示方法:图解表示,分布函数;

  ④ 基于相平衡的分级方法:高分子溶液的相分离;

  ⑤ 凝胶色谱法:基本原理。

  第5部分 高聚物的力学性质

  ① 玻璃态和结晶态高聚物的力学性质:几类高聚物的拉伸行为,高聚物的屈服、破坏和理论强度,影响高聚物实际强度的因素;

  ② 高弹态高聚物的力学性质:橡胶的使用温度范围,高弹性的特点,橡胶弹性的热力学分析,橡胶弹性的统计理论;

  ③ 高聚物的粘弹性:高聚物的力学松弛现象,粘弹性的力学模型,粘弹性与时间、温度的关系——时温等效原理,Boltzmann叠加原理,测定高聚物粘弹性的实验方法。

  三、试题类型及比例

  1、必答题试题类型及比例:

  (1)填空判断:占必答题试题部分的30-50%

  (2)简答题:    占必答题试题部分的50-70%

  2、选答题试题类型及比例:

  (1)简答题:   占选答题试题部分的30-40%

  (2)计算题:   占选答题试题部分的20-30%;

  (3)分析讨论题:占选答题试题部分的40-50%  .

  四、考试形式及时间

  考试形式为笔试。考试时间为三小时。

  五、主要参考教材

  1.材料科学基础,靳正国、郭瑞松、侯信、师春生等编,天津大学出版社,2005年

  2. 高分子物理,何曼君,陈维孝,董西侠编,复旦大学出版社,2000年

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