2021苏州科技大学无机材料科学基础研究生考试大纲

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    苏州科技大学2021年硕士研究生入学初试考试大纲

    命题学院：土木工程学院

    考试科目名称：无机材料科学基础

    说明：常规考试用具及带有函数计算和四则运算的普通计算器。

    一、考试基本要求

    《无机材料科学基础》考试大纲适用于报考（专业学位）土木水利（建筑材料方向）专业硕士研究生的入学考试。本考试是为招收（专业学位）土木水利（建筑材料方向）专业硕士生而拟设的具有选拔功能的考试。其主要目的是测试考生对无机材料科学基础知识的掌握程度及运用能力，理解无机材料科学中的共性规律，掌握材料的组成-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，以及无机材料的基本结构、性质与应用等。具有基本科学的思维方法和理论联系实际独立分析问题解决问题的能力。学会用辩证唯物主义的观点和逻辑思维去认识材料性质变化的本质。重点考察考生以下几个方面的能力：

    1.熟练掌握无机材料科学的基础理论。

    2.能从材料组成、结构、性能相互联系的角度解释材料在制备、使用过程中的各种物理、化学现象和特征，深入理解材料的组成、结构及性能间的相互关系。

    3.具备分析和解决实际问题的能力，指导材料的设计和应用。

    二、考试内容和考试要求

    1、晶体结构

    （1）掌握晶体的基本概念、晶体的基本性质、晶体的宏观对称性、晶体的对称分类、空间点阵、晶体定向和整数定律、单位平行六面体的划分原则、十四种布拉维格子、晶胞的概念。

    （2）掌握结晶学指数（晶面指数和晶向指数）的标定、晶向与晶面的关系、晶带轴定理、晶面间距、晶体中质点的结合力与结合能、电负性的概念、晶体中离子键比例估算。

    （3）掌握晶体中质点的堆积、球体最紧密堆积原理、等径球的最紧密堆积及其空隙、配位数和配位多面体、正负离子半径比与配位数的关系、典型晶体最紧密堆积时正负离子半径比的计算、离子极化的概念、同质多晶与类质同晶、位移型转变和重建型转变、单质晶体结构。

    （4）掌握鲍林规则、典型的无机化合物结构类型：AX、AX2、A2X3、AX3、A2X5、ABO3和AB2O4。

    （5）掌握硅酸盐晶体结构：硅酸盐晶体结构的一般特点与分类、桥氧的定义、岛状硅酸盐晶体结构、组群状硅酸盐晶体结构、链状硅酸盐晶体结构、层状硅酸盐晶体结构、架状硅酸盐晶体结构。

    （6）掌握利用典型晶体结构特征进行的相关计算。

    2、晶体结构缺陷

    （1）掌握晶体结构缺陷的类型、点缺陷的概念与类型、空位、间隙质点和杂质质点的概念、线缺陷的概念及分类、刃位错的形成与几何特征、螺位错的形成与几何特征、面缺陷的概念、抽出型层错和插入型层错、弗伦克尔缺陷的定义和特点、肖特基缺陷的定义和特点。

    （2）掌握点缺陷的符号表征、缺陷化学反应表示法、热缺陷浓度的计算。

    （3）掌握固溶体的概念及分类，置换固溶体、间隙固溶体、连续固溶体、不连续固溶体的定义，形成置换固溶体的条件，形成间隙型固溶体的条件，了解形成固溶体后对晶体性质的影响和固溶体的研究方法，能熟练书写缺陷化学反应方程式和相应的固溶式。

    （4）非化学计量化合物的概念、特点和分类，色心的形成及定义。

    3、非晶态结构与性质

    （1）熔体的结构：掌握硅酸盐熔体的基本结构单元、熔体聚合物理论、聚合物的形成、Si-O键的特点、熔解石英的分化过程、石英的三维晶格碎片、熔体结构远程无序的实质、影响聚合物聚合程度的因素。

    （2）熔体的性质：掌握粘度的概念、影响熔体粘度的主要因素、退火点的定义、硼反常现象、表面张力、影响表面张力的因素。

    （3）玻璃的形成：掌握玻璃的通性、介稳状态的概念、玻璃软化温度、Tg和Tm的关系、玻璃形成的热力学条件、玻璃形成的动力学条件、晶核生成速率和晶核生长速率的定义、析晶特征曲线、玻璃中可检测到的晶体最小体积、三T曲线、玻璃形成的结晶化学条件、玻璃网络形成体、网络改变体和网络中间体的定义。

    （4）玻璃的结构：掌握玻璃结构的定义、玻璃结构的特点、晶子学说、无规则网络学说。

    （5）常见玻璃类型：掌握硅酸盐玻璃结构、玻璃的结构参数、硼酸盐玻璃结构。

    4、表面结构与性质

    （1）掌握固体的表面、表面弛豫与重构的定义、固体的表面自由能和表面张力、表面偏析、固体的表面力、分子间引力的主要来源、离子晶体的表面、固体表面的双电层对表面能的影响、粉体表面结构、表面粗糙度和微裂纹。

    （2）掌握润湿的类型、沾湿、浸湿和铺展的过程及自由焓变化、粘附功、浸润功、铺展系数、接触角的定义、Young方程及应用、粘附及决定粘附的条件、吸附与表面改性。

    （3）掌握晶界、晶界结构的分类，了解多晶体组织、晶界应力。

    5、相平衡与相图

    （1）掌握几种基本相图：多晶转变的单元相图；石英相图；生成化合物、固溶体及含转熔点的二元相图；铁碳合金相图；二元系统专业相图；三元相图的特点和分析判读原则；生成不一致熔二元化合物、三元化合物的三元相图；典型的硅酸盐专业相图。

    （2）掌握单元系统相图的特点和分析方法，掌握可逆与不可逆多晶转变的特点；

    （3）掌握具体二元相图的分析方法，掌握各种类型二元相图的特点和冷却析晶过程的分析；

    （4）掌握三元相图的特点、杠杆规则、连线规则、切线规则、重心规则、三角形规则等，熟悉并理解各种三元相图类型和特点、冷却析晶过程的分析、在析晶过程中液相组成点和固相组成点的变化规律。

    6、扩散

    （1）理解扩散的概念、本质、推动力、基本特点、多元系统中的扩散及其影响因素。

    （2）掌握扩散动力学方程；菲克定律的理解和应用；固体材料中的扩散机构；扩散系数与扩散机构的关系；空位机构的扩散动力学方程；扩散系数的一般热力学关系及应用；扩散的影响因素。

    7、材料中的相变

    （1）理解相变的分类方法和特点；相变的热力学条件和推动力；成核-生长相变机理中的均态成核与非均态成核；过冷度对核化速率和晶体生长速率的影响；调幅分解相变机理；分相的结晶化学观点。

    （2）理解热起伏及临界晶核概念；掌握临界晶核、成核位垒、理解晶核数量的计算；

    （3）理解成核生长相变机理对析晶控制的指导作用；

    （4）理解液相相变中亚稳分相和不稳分相的差别；

    （5）理解不混溶间隙线和旋结相线。

    8、材料制备中的固态反应

    （1）掌握固相反应的推动力和基本步骤；

    （2）理解尖晶石型的固相反应机理及反应界面方程、平板方程、扬德方程、金斯特林格方程的模型和适用条件；

    （3）掌握固态反应的主要影响因素。

    9、烧结

    烧结概述，固态烧结及机理，固相烧结，再结晶和晶粒长大，影响烧结的因素。

    （1）了解烧结的定义、烧结的模型、影响烧结的因素；

    （2）掌握与烧结相关的一些概念、烧结过程的推动力；

    （3）熟悉并理解固态烧结中的蒸发-凝聚传质和扩散传质方式、液相烧结中的流动传质和溶解-沉淀传质方式、液相烧结的特点、各种传质过程的特点与相应的公式、晶粒生长与晶粒长大的定律、二次再结晶的特征与产生的原因、采用晶界迁移抑制剂时晶粒生长的规律，以及影响烧结的各种因素。

    三、考试基本题型和考试方式：

    基本题型可能有：名词解释、简答题、计算题、相图分析题、论述题。

    考试方式：笔试，闭卷。考试时间为180分钟，满分为150分。