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808 无机材料科学基础
考试科目代码:808 参考书目:
《无机材料科学基础》,韩兵强、聂建华、李淑静主编,化学工业出版社,2022年; 《无机材料科学基础》(硅酸盐物理化学重排本),陆佩文编,武汉理工大学出版社, 2005年;
《材料科学基础》,张联盟、黄学辉、宋晓岚,武汉理工大学出版社,2008年。
一、考试要求
1. 系统掌握无机非金属材料有关的组成、组织结构和性能的关系,表面及界 面特性,热力学与相平衡,扩散、固相反应、相变及烧结等动力学方面的基本理 论和基础知识;
2. 利用掌握的无机材料科学基础的基本理论和基础知识,对无机材料制备与 应用过程中的热力学、动力学问题进行推理、分析,具备提出解决问题的思路和 方法的能力,具有一定的无机非金属材料工艺设计及控制、新技术开发的能力。
二、考试内容(包括但不仅限于以下内容)
1 结晶学基础
(1)晶体的基本概念和性质;
(2)晶体的宏观对称要素;
(3)晶体定向和结晶符号;
(4)晶体结构的基本特征;
(5)晶体化学基本原理。
2 晶体结构与晶体的缺陷
(1)典型结构类型(12 种): 金刚石结构、石墨结构、NaCl 型结构、CsCl 型结构、α-ZnS(闪锌矿)型结构、β-ZnS(纤锌矿)型结构、CaF2(萤石)型结 构、TiO2(金红石)型结构、CaI2 型结构、α-Al2O3(刚玉)型结构、CaTiO3(钙 钛矿)型结构、MgAl2O4(尖晶石)型结构;
(2)硅酸盐晶体结构;
(3)晶体结构缺陷:缺陷产生的原因和类型,缺陷化学反应表示方法,缺陷 反应遵守的规则,缺陷浓度的计算;固溶体的分类,影响固溶体形成的因素;4 种 类型的非化学计量化合物的写法;固溶体的研究方法;位错和柏氏矢量的概念。
3 熔体和玻璃体
(1)熔体的结构;
(2)熔体的性质;
(3)玻璃的通性;
(4)玻璃的形成;
(5)玻璃的结构;
(6)常见玻璃类型。
4 表面与界面
(1)固体的表面;
(2)界面行为:弯曲表面效应;附着润湿与铺展润湿及浸渍;吸附与表面改 性;
(3)晶界;
(4)黏土-水系统胶体化学:黏土的带电原因;黏土的离子吸附与交换;黏 土胶体的电动性质;黏土-水系统的胶体性质;
(5)表面活性剂的概念及分类。
5 相平衡
(1)硅酸盐系统相平衡的特点;
(2)单元系统:物质的同质多晶转变,SiO2 系统、ZrO2 系统实际相图;
(3)二元系统:相律;基本相图类型;析晶过程分析;实际相图:Al2O3-SiO2 系统;MgO-Al2O3 系统,MgO-SiO2 系统,Fe-C 系统相图;相图的测定方法;
(4)三元系统:基本规则;基本类型及其析晶规律;复杂相图的分析重要步 骤。
6 扩散与固相反应
(1)扩散宏观方程;
(2)扩散过程的推动力、微观机构与扩散系数、非化学计量氧化物中的扩散;
(3)扩散影响因素分析:温度、杂质、结构、气氛等;
(4)固相反应及其动力学特征:定义,特点、固相反应的历程、以及分类;
(5)固相反应的动力学方程:固相反应机理,影响固相反应速度的因素,杨 德尔方程,金氏方程;
(6)影响固相反应速度的因素:组成、结构、粒度、反应温度、压力、气氛、 以及其它因素。
7 相变
(1)相变的分类:从热力学、相变方式、以及质点迁移特征分类;
(2)液相-固相相变过程热力学:相变过程的推动力;分析晶核形成条件;
临界晶核尺寸;
(3)液相-固相相变过程动力学:成核过程动力学;晶体长大过程动力学; 总的结晶速率;影响析晶能力的因素;
(4)液-液相变过程:玻璃分相现象。
8 烧结
(1)概述:有关基本概念,烧结的推动力、模型的应用及其发展;
(2)固相烧结:固相烧结的传质机理;各个动力学方程的局限性及公式推导 的条件;
(3)晶粒长大与二次再结晶:晶粒长大与二次再结晶概念;反常长大及其控 制;晶界在烧结的作用;
(4)影响烧结的因素:结合生产实际进行分析掌握包括原料的粒度、烧结的 温度和保温时间、气氛、成型压力、以及外加剂的作用等;
(5)特种烧结原理概念。
三、试卷结构
1. 考试时间:180 分钟。
2. 试卷总分:150 分。
3. 题型结构(不仅限于以下题型): (1) 填空或选择题;
(2) 名词解释;
(3) 分析简答题;
(4) 推导题;
(5) 相图分析;
(6) 计算题等。
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