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业务课

考试课程

业务课是一门考试课程，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。

课程名称
材料科学基础一、考试的总体要求
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。
考试内容及比例
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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