2017年长安大学材料科学与工程基础考研大纲

838《材料科学与工程基础》考试内容范围

考试科目说明：

《材料科学与工程基础》包含《材料科学基础》、《道路建筑材料》和《无机化学》3个模块，考生可任选其中1个模块进行考试。

考试内容范围：

《材料科学基础》模块

参考教材：材料科学基础（第二版），石徳珂，机械工业出版社

考试内容：

一、性质与要求
《材料科学基础》是材料科学与工程专业一级学科的专业基础课。该课程从材料的组织结构出发，研究材料的结构与材料的制备方法、加工工艺以及材料性能之间的关系。
考试要求：(1)系统掌握材料科学的基础知识和理论(2)能应用基本理论分析和解释常见的工程现象。
二、试卷结构
题形为问答方式的简答题、分析计算和论述题。
三、考试内容及要点
1.材料结构的基本知识
内容：原子结构，原子结合键，原子排列方式，材料的稳态结构与亚稳态结构。
要点：了解结构与性能间的关系。
2.材料中的晶体结构
内容：晶体学基础，典型金属晶体结构，离子晶体、共价晶体的结构。
要点：密勒（Miller）指数法；晶带；配位数、致密度；多晶型性；鲍林规则。
3、晶体缺陷
内容：点缺陷及其平衡浓度，位错的几何性质、运动性质及弹性性质，位错的增殖与位错源，实际晶体中的位错，晶体的界面理论。
要点：点缺陷类型、平衡浓度；柏氏矢量；滑移与攀移；位错线的应变能与张力；柯垂耳（Cottrell）气团；位错反应的条件；全位错与分位错；堆垛层错；界面吸附；界面润湿。
4、材料的相结构与相图
内容：材料的相结构，二元相图及其类型，铁－碳合金相图，相图的热力学基础，三元相图。
要点：固溶体和中间相的类型及其特点；影响固溶体溶解度的因素；相律、相图的建立；杠杆定律；枝晶偏析；伪共晶、不平衡共晶、离异共晶；包晶偏析；铁-碳合金相图；铁素体、渗碳体、奥氏体、珠光体、莱氏体；铁-碳合金平衡凝固分析以及组织组成物相对量、相组成物相对量的计算；热脆、冷脆、氢脆；相平衡条件；浓度三角形；共轭连线、直线法则；共轭三角形、重心法则；
5、材料的凝固
内容：材料凝固时晶核的形成，晶体的生长，固溶体合金的凝固，共晶合金的凝固，凝固理论应用。
要点：凝固的热力学条件；过冷度，形核，临界核心，形核率；非均匀形核；熔化熵、温度梯度与晶体生长特性间关系；固溶体合金溶质分布；成分过冷；共晶体的结构；铸锭组织特征；区域熔炼、单晶制备、定向凝固、非晶态。
6、材料中的扩散
内容：扩散现象及扩散方程，扩散微观机制，扩散驱动力，反应扩散，影响扩散因素。
要点：菲克第一定律；菲克第二定律及应用；间隙机制、空位机制；柯肯达尔效应；扩散驱动力、上坡扩散；
7、材料的变形
内容：金属的弹性变形，滑移与孪晶变形，单晶体的塑性变形，多晶体的塑性变形，纯金属的变形与强化，合金的变形与强化，冷变形金属的组织与性能，冷变形金属的恢复与再结晶。
要点：弹性模量的微观解释；位错宽度、派-纳力；滑移系；孪晶变形；施密特定律；单滑移、多滑移、交滑移；霍尔-佩奇（Hall-petch）关系；割阶、扭折；梯杆位错、L-C锁；弗兰克-瑞德源（F-R源）；固溶强化；细晶强化理论；低碳钢屈服理论；应变时效理论；第二相强化理论；纤维组织、位错胞状结构、形变织构、残余应力；回复、亚晶；再结晶；二次再结晶。

《道路建筑材料》模块

参考教材：道路建筑材料，李立寒，人民交通出版社，2003

考试内容：

一、总论
1、知识点
道路建筑材料的主要研究内容及其特点、材料应具备的性质以及道路材料的检验方法和技术标准。
2、重点和难点：（1）对道路建筑材料的总体认识，了解道路建筑材料在道路工程中的作用；（2）基于材料的路用性能，掌握道路材料的技术性质；（3）对各种道路材料的检测方法和技术标准；（4）道路材料质量的变异和控制。
二、砂石材料
1、知识点
石料的技术性质和技术要求、集料的技术性质和技术要求，以及矿质混合料的级配理论和组成设计方法。
2、重点和难点：（1）石料的技术性质与路用性能的关系；（2）孔隙率、空隙率的物理意义及其对材料技术性质的影响；（3）粗、细集料的划分及其在混合料中的作用；（4）矿质混合料的级配理论；（5）不同组成结构对材料性质的影响；（6）矿质混合料的组成设计方法。
三、石灰和水泥
1、知识点
石灰的消化和硬化过程，质量鉴定指标；硅酸盐水泥的熟料矿物组成、凝结硬化机理和技术性质。
2、重点和难点：（1）石灰的消化和硬化，质量鉴定指标；（2）硅酸盐水泥熟料矿物组成、凝结硬化机理；（3）硅酸盐水泥的技术性质。
四、水泥混凝土和砂浆
1、知识点
普通水泥混凝土的组成材料、技术性质、设计方法和质量控制。
2、重点和难点：（1）水泥混凝土的工作性或施工和易性、其影响因素和改善措施；（2）硬化后混凝土的技术性质及其影响因素和改善措施；（3）水泥混凝土组成材料的技术要求；（4）水泥混凝土的组成设计方法；（5）水泥混凝土的质量控制。
五、沥青材料
1、知识点
石油沥青的生成工艺、组成结构、技术性质和技术标准。
2、重点和难点：（1）掌握石油沥青的化学组分和胶体结构；（2）沥青的技术性质和评价方法；（3）沥青材料的粘弹特性；（4）沥青材料的技术标准。
六、沥青混合料
1、知识点
沥青混合料组成结构、技术性质、组成材料和评价方法。
2、重点和难点：（1）沥青混合料的组成结构；（2）沥青混合料的强度形成原理；（3）沥青混合料的技术性质和技术要求；（4）沥青混合料组成材料的技术性质；（5）沥青混合料的配合比设计方法。
考试题型
试卷采用笔试，试题大体分成四种类型，考察考生对基本概念、基本理论的掌握，重点考察考生的分析理解能力和综合应用情况，试题力争做到全面、难易适当且层次分明；
1．概念型题：重点考查考生对基本概念掌握的程度，要求考生概念清晰，回答准确，还要注重专业的一些基本术语和符号。
2．简答题：重点考察学生的基本概念，基本知识点，基本设计思路等。
3．分析题:重点考查学生对基本知识点掌握程度，以及实际应用能力
4．计算题:重点考察学生灵活运用所学的基本理论和专业知识综合分析和解决工程实际问题。

《无机化学》模块

参考教材：无机化学基础教程牟文生、于永鲜、周硼编大连理工大学出版社

考试内容：
一、气体和溶液
1、基本要求：
掌握理想气体的状态方程及其应用、混合气体中组分气体的分压概念和分压定律，掌握溶液浓度的各种表示方法并进行计算，掌握稀溶液的依数性及相关计算。
2、基本内容：（1）气体定律：理想气体状态方程、分压定律；（2）稀溶液的依数性：蒸汽压下降、凝固点降低、沸点升高和渗透压。
二、化学反应的能量与方向
1、基本要求：
掌握系统、环境、相、状态函数等概念，掌握热力学第一定律、热化学方程式、Hess定律和反应标准摩尔焓变的计算，掌握熵及熵变的简单计算、Gibbs函数及Gibbs函数变的计算，掌握化学反应等温方程，学会判断反应进行的方向。
2、基本内容：（1）热力学第一定律和化学热力学的基本概念；（2）热化学方程式、反应的摩尔焓变、标准摩尔生成焓、Hess定律；（3）化学反应的方向：化学反应方向的焓变、熵变和Gibbs函数变判据，标准摩尔生成Gibbs函数和标准摩尔Gibbs函数变，化学反应等温方程，吉布斯-亥姆赫兹公式及其应用。
三、化学反应速率
1、基本要求：
掌握化学反应速率、反应速率方程、反应级数、反应速率系数等概念，了解反应速率的碰撞理论和过渡状态理论，掌握活化分子和活化能的概念，并能用其说明浓度、温度、催化剂对反应速率的影响。
2、基本内容：（1）化学反应速率的定义和表示法；（2）反应速率理论；（3）浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。
四、化学平衡
1、基本要求：
掌握化学平衡的概念、标准平衡常数和平衡组成的计算，熟悉反应商判据，掌握浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响及有关的简单计算。
2、基本内容：（1）可逆反应和化学平衡；（2）标准平衡常数的概念和平衡组成的计算；（3）化学平衡移动的影响因素
五、酸碱解离平衡
1、基本要求：
掌握酸碱质子理论的基本要点，掌握水的解离平衡、标准离子积常数和强酸、强碱溶液pH值的计算，掌握一元弱酸和弱酸盐、弱碱和弱碱盐的解离平衡及其平衡组成的计算，了解多元弱酸和弱酸盐的分步水解及其平衡组成的计算，掌握同离子效应和缓冲溶液的概念。
2、基本内容：（1）酸碱质子理论：酸碱概念、共轭酸碱对；（2）水的解离平衡和溶液的pH值；（3）弱酸弱碱的解离平衡：一元弱酸弱碱、多元弱酸弱碱；（4）盐的水解平衡：离子酸碱；（5）缓冲溶液：同离子效应、缓冲溶液及其缓冲原理。
六、沉淀-溶解平衡
1、基本要求：
掌握难溶电解质的沉淀-溶解平衡，掌握溶度积常数及其与溶解度间的关系和有关计算，掌握溶度积规则并判断沉淀的生成和溶解，熟悉pH对沉淀-溶解平衡的影响，了解分步沉淀和两种沉淀间的转化及有关计算。
2、基本内容：（1）溶度积：溶度积常数，溶度积规则；（2）沉淀的生成和溶解：沉淀的生成、溶解和转化。
七、氧化还原反应
1、基本要求：
掌握氧化还原反应的基本概念，能熟练配平氧化还原反应方程式，掌握原电池及其电动势的概念，掌握标准电极电势的概念和应用，能斯特方程的简单计算，掌握元素电势图及其应用。
2、基本内容：（1）氧化还原反应的基本概念；（2）氧化还原反应方程式的配平；
（3）原电池及电极电势；（4）能斯特方程；（5）电极电势的应用；（6）元素电势图。
八、原子结构
1、基本要求：
了解氢原子光谱，掌握能级、原子轨道、概率和概率密度、电子云等概念，掌握三个量子数的名称、符号、取值和意义，熟悉s、p、d原子轨道与电子云的形状和空间的伸展方向，掌握多电子原子轨道近似能级图和核外电子排布规律并写出常见元素的核外电子排布，掌握元素周期表中元素的分区、结构特征，熟悉原子半径、电离能、电子亲和能和电负性的变化规律。
2、基本内容：（1）氢原子光谱和玻尔理论；（2）核外电子的运动状态：电子的波粒二象性、薛定谔方程与三个量子数、波函数与原子轨道、概率密度与电子云；（3）多电子原子的结构：多电子原子的轨道能量、核外电子排布；（4）元素周期律：原子的电子层结构与元素周期表、元素基本性质的周期性。
九、分子结构
1、基本要求：
掌握化学键的分类、共价键的价键理论的基本要点、共价键的特点和类型，掌握杂化轨道的概念和类型并解释简单分子或多原子离子的几何构型，熟悉分子轨道的概念、键参数的概念。
2、基本内容：（1）共价键：价键理论、特点、类型，杂化轨道理论；（2）分子轨道理论。
十、配位化合物
1、基本要求：掌握配合物的基本概念和命名。
2、基本内容：配合物的基本概念：组成、化学式和命名、分类。