2023年北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)考研材料綜合科目考試大綱

2023年北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)考研材料綜合科目考試大綱

《材料綜合》滿分150分，考試內(nèi)容包括《物理化學(xué)》、《材料現(xiàn)代研究方法》《材料科學(xué)基礎(chǔ)》三門課程，其中《物理化學(xué)》占總分的50%,《材料現(xiàn)代研究方法》占總分的30%，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》占總分的20%。特別注意：《材料科學(xué)基礎(chǔ)》分為三部分，考生可任選其中一部分作答。

物理化學(xué)考試大綱

《物理化學(xué)》是化學(xué)、化工、材料及環(huán)境等專業(yè)的基礎(chǔ)課。它既是專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中重要的一環(huán)，又是后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。要求考生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握化學(xué)熱力學(xué)及化學(xué)動力學(xué)的基本知識;培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)變化和相變化的平衡規(guī)律及變化速率規(guī)律等物理化學(xué)問題，具有明確的基本概念，熟練的計(jì)算能力，同時(shí)具有一般科學(xué)方法的訓(xùn)練和邏輯思維能力，體會并掌握怎樣由實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)進(jìn)行歸納和演繹，或由假設(shè)和模型上升為理論，并能結(jié)合具體條件應(yīng)用理論分析解決較為簡單的化學(xué)熱力學(xué)及動力學(xué)問題。

一、考試內(nèi)容及要求

以下按化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)、相平衡、化學(xué)平衡、電化學(xué)、界面現(xiàn)象以及化學(xué)動力學(xué)六部分列出考試內(nèi)容及要求。并按深入程度分為了解、理解(或明了)和掌握(或會用)三個(gè)層次進(jìn)行要求。

(一)化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)

理解平衡狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、可逆過程、熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)等基本概念;理解熱力學(xué)第一、第二、第三定律的表述及數(shù)學(xué)表達(dá)式涵義;明了熱、功、內(nèi)能、焓、熵和Gibbs函數(shù)，以及標(biāo)準(zhǔn)生成焓、標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵和標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)等概念。

熟練掌握在物質(zhì)的p、T、V變化，相變化和化學(xué)變化過程中求算熱、功以及各種熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)變化值的原理和方法;在將熱力學(xué)公式應(yīng)用于特定體系的時(shí)候，能應(yīng)用狀態(tài)方程(主要是理想氣體狀態(tài)方程)和物性數(shù)據(jù)(熱容、相變熱、蒸汽壓等)進(jìn)行計(jì)算。

掌握熵增原理和吉布斯函數(shù)減小原理判據(jù)及其應(yīng)用;明了熱力學(xué)公式的適用條件，理解熱力學(xué)基本方程、對應(yīng)系數(shù)方程。

(二)相平衡

理解并掌握Clapeyron公式和Clausius-Clapeyron方程，并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

理解相律的意義;掌握單組分體系和二組分體系典型相圖的特點(diǎn)和應(yīng)用，能用杠桿規(guī)則進(jìn)行相組成計(jì)算，會用相律分析相圖。

(三)化學(xué)平衡

明了熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義，會用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù);

理解并掌握Van't Hoff等溫方程及等壓方程的含義及其應(yīng)用，能夠分析和計(jì)算各種因素對化學(xué)反應(yīng)平衡組成的影響(如系統(tǒng)的溫度、濃度、壓力和惰性氣體等)。

(四)電化學(xué)

理解電解質(zhì)溶液離子平均活度、離子平均活度系數(shù)的概念及在可逆電池電動勢計(jì)算中的應(yīng)用。

掌握可逆電池(包括化學(xué)電池及濃差電池)電動勢與熱力學(xué)函數(shù)和熱力學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系及相關(guān)計(jì)算;

掌握各種類型電極的特征、電極反應(yīng);掌握Nernst方程及其應(yīng)用(如求平衡常數(shù)、pH值、活度等)。

(五)界面現(xiàn)象

理解(比)表面Gibbs能和表面張力的概念;了解表面變化的熱力學(xué)原理;

理解彎曲液面附加壓力的概念，掌握Laplace公式及簡單計(jì)算;

理解分散度對系統(tǒng)物理化學(xué)性質(zhì)的影響(如蒸氣壓、凝固點(diǎn)等);

理解潤濕、接觸角概念，掌握Young方程。

(六)化學(xué)動力學(xué)

理解化學(xué)反應(yīng)速率、速率常數(shù)、基元反應(yīng)及反應(yīng)級數(shù)等概念;

掌握零級、一級和二級反應(yīng)速率方程及特征，并會進(jìn)行相關(guān)計(jì)算;

掌握由反應(yīng)機(jī)理建立速率方程的近似方法(穩(wěn)定態(tài)近似法、平衡態(tài)近似法);

掌握Arrhennius方程及應(yīng)用，明了活化能的物理意義。

《材料現(xiàn)代研究方法》考試大綱

《材料現(xiàn)代研究方法》是材料、物理、化學(xué)、化工及環(huán)境等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是作為研究生必須掌握的一門專業(yè)知識。要求考生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握在材料測試方法中應(yīng)用最廣和最基礎(chǔ)的X射線衍射和掃描與透射電子顯微鏡分析技術(shù)。

考試內(nèi)容及要求

本年度的考試內(nèi)容僅針對X射線、掃描電鏡和透射電鏡分析技術(shù)。

X射線衍射分析技術(shù)

要求考生對晶體學(xué)、X射線的產(chǎn)生與基本性質(zhì)、X射線與電子衍射的基本原理以及常見的粉末與單晶的衍射技術(shù)等具有明確的基本概念、熟練的計(jì)算能力以及對常見案例的分析能力。

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》考試大綱

第一部分《金屬學(xué)原理》

《金屬學(xué)原理》是金屬材料學(xué)科的科學(xué)基礎(chǔ)，是材料科學(xué)與工程專業(yè)重要的基礎(chǔ)平臺課之一。要求考生通過本課程學(xué)習(xí)，掌握金屬材料的原子排列與結(jié)構(gòu)(金屬及合金相結(jié)構(gòu)、晶體缺陷)、金屬材料制備與成形方法的基本原理(合金相圖與合金凝固、塑性變形與金屬強(qiáng)化方法、固態(tài)相變原理)、金屬材料組織結(jié)構(gòu)控制基本原理及其與材料制備成形工藝之間關(guān)系。

考試內(nèi)容及要求

以下按金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、固態(tài)金屬中的擴(kuò)散、純金屬的凝固、二元合金相圖及二元合金的凝固、三元合金相圖、金屬的塑性變形、金屬的回復(fù)與再結(jié)晶、固態(tài)相變九部分列出考試內(nèi)容。考試要求：掌握基本概念與基本原理，并能夠利用其計(jì)算與分析。注重基本概念與基本理論的聯(lián)系，注重各章節(jié)的聯(lián)系和綜合。

(一) 金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)

金屬鍵與金屬的特性

金屬晶體結(jié)構(gòu) 晶體學(xué)基礎(chǔ)——晶體結(jié)構(gòu)、空間點(diǎn)陣、晶格常數(shù)、晶向指數(shù)和晶面指數(shù)、晶面間距、三種典型金屬晶體結(jié)構(gòu)

金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變及意義

合金相分類及影響合金相結(jié)構(gòu)的主要因素、固溶體與固溶強(qiáng)化(置換式固溶體、間隙式固溶體、有序固溶體)、中間相及分類

(二) 晶體缺陷

點(diǎn)缺陷：

位錯的基本性質(zhì)、基本類型、幾何性質(zhì)及其運(yùn)動特點(diǎn)，面心立方晶體中的位錯與位錯反應(yīng)(面心立方晶體中的全位錯、分位錯、層錯與擴(kuò)展位錯、位錯反應(yīng)的驅(qū)動力及位錯反應(yīng)的條件、面心立方晶體中的典型位錯反應(yīng))，位錯與金屬的強(qiáng)化機(jī)制

面缺陷：晶界(晶界的描述、晶界的結(jié)構(gòu)與晶界能、金屬材料的細(xì)晶強(qiáng)韌化機(jī)理、晶界的運(yùn)動及強(qiáng)化高溫結(jié)構(gòu)材料的基本方法(驅(qū)動力及影響晶界運(yùn)動的主要因素))，相界面的結(jié)構(gòu)、晶界及相界的性質(zhì)

(三) 固體金屬中的擴(kuò)散

擴(kuò)散現(xiàn)象及其意義，宏觀規(guī)律，熱力學(xué)， 擴(kuò)散的微觀理論及微觀機(jī)制，影響擴(kuò)散的因素

(四) 純金屬的凝固

液態(tài)金屬與合金的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

金屬晶體形核過程熱力學(xué)分析(均勻形核、非均勻形核、形核率及影響形核率的因素、細(xì)化金屬晶粒的基本方法)

金屬晶體的生長(固/液界面結(jié)構(gòu)與晶體生長方式及生長速度、固/液平界面的穩(wěn)定性與金屬晶體凝固形態(tài))

金屬鑄錠典型組織及其形成機(jī)制

(五) 二元合金相圖及二元合金的凝固

二元勻晶相圖及固溶體二元合金的凝固(平衡凝固過程分析、凝固過程的溶質(zhì)元素再分配及固溶體的非平衡凝固過程分析，組成過冷及對固溶體晶體生長形態(tài)與凝固組織的影響)

二元共晶相圖及二元共晶合金的凝固(二元共晶相圖分析及典型合金(亞共晶、共晶、過共晶)平衡凝固過程及組織分析、共晶凝固機(jī)制及動力學(xué)、離異共晶、非平衡共晶、偽共晶)

二元包晶相圖及凝固(二元包晶相圖及合金的平衡凝固過程分析、包晶反應(yīng)特點(diǎn))

Fe-C合金相圖及典型成分Fe-C合金凝固過程及凝固組織分析(鐵-滲碳體相圖的特征溫度點(diǎn)、碳含量、轉(zhuǎn)變線、各區(qū)域的組織與組成相、冷卻過程的分析與相組成和組織組成含量計(jì)算)。

(六) 三元合金相圖

直線法則、杠杠定律、重心法則，三元勻晶相圖及合金凝固過程分析，三元共晶相圖及典型合金凝固過程分析與凝固組織，四相平衡轉(zhuǎn)變及三元相圖所遵循的一般規(guī)律(三元相圖等溫截面的特點(diǎn)、三元相圖垂直截面的特點(diǎn))

(七) 金屬的塑性變形

金屬的塑性、塑性變形及其意義，單晶體塑性變形的基本方式，多晶體的塑性變形(塑性變形特點(diǎn)、多晶體的屈服強(qiáng)度、多晶體的應(yīng)力-應(yīng)變曲線)，塑性變形后金屬和合金顯微組織及性能變化

(八) 金屬的回復(fù)與再結(jié)晶

冷變形金屬在加熱過程中的組織結(jié)構(gòu)及性能變化，回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長大

(九) 固態(tài)相變

固態(tài)相變分類，擴(kuò)散型固態(tài)相變的一般特點(diǎn)，馬氏體相變的基本特征

第二部分《無機(jī)非金屬材料學(xué)》

《無機(jī)非金屬材料學(xué)》是無機(jī)非金屬材料專業(yè)的基礎(chǔ)理論課。要求考生掌握無機(jī)非金屬材料晶體與非晶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、表面與界面、化合物相圖、擴(kuò)散與固相反應(yīng)、燒結(jié)等的基本知識;在此基礎(chǔ)上了解無機(jī)非金屬材料結(jié)構(gòu)、性能以及制備過程內(nèi)在聯(lián)系的本質(zhì)。

考試內(nèi)容及要求

(一)化合物晶體結(jié)構(gòu)及其缺陷

了解化合物晶體典型結(jié)構(gòu)類型，了解各類結(jié)構(gòu)的代表性陶瓷及其特性與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系;

了解硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn);

了解化合物晶體的缺陷類型。掌握點(diǎn)缺陷的表示方法、點(diǎn)缺陷反應(yīng)方程及其化學(xué)平衡;了解固溶體的類型及其形成條件;了解非化學(xué)計(jì)量化合物。

(二)熔體與玻璃體

了解硅酸鹽熔體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，玻璃的結(jié)構(gòu)和玻璃的通性以及玻璃的形成及其條件;

理解橋氧離子、非橋氧離子、網(wǎng)絡(luò)形成離子和網(wǎng)絡(luò)變性離子的概念及其與性能的關(guān)系。

(三)表面與界面

了解固體表面力、晶體的表面結(jié)構(gòu)。

理解彎曲表面效應(yīng)與陶瓷燒結(jié)過程傳質(zhì)的關(guān)系。

了解陶瓷粒子在水介質(zhì)中的電動性質(zhì)及其影響因素，了解陶瓷漿料的流變特性和穩(wěn)定性。

(四)相平衡與相變

掌握陶瓷相圖閱讀方法，了解相圖在陶瓷研究中的作用;

掌握二元和三元相圖的分析方法;

掌握相變熱力學(xué)與動力學(xué)。

(五)擴(kuò)散與固相反應(yīng)

掌握擴(kuò)散動力學(xué)方程，了解擴(kuò)散過程的推動力和微觀機(jī)制，掌握影響固體材料中擴(kuò)散的主要因素;

了解固相反應(yīng)動力學(xué)，明了影響固相反應(yīng)的因素。

(六)燒結(jié)

掌握燒結(jié)的概念、驅(qū)動力和典型的燒結(jié)類型;

掌握固態(tài)燒結(jié)、液相燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式、驅(qū)動力、特點(diǎn)及其影響因素。

掌握燒結(jié)過程中的晶粒生長及其與燒結(jié)的關(guān)系;

掌握影響燒結(jié)的主要因素，了解促進(jìn)燒結(jié)的方法。

第三部分《高分子化學(xué)及物理》

《高分子化學(xué)及物理》是高分子材料、復(fù)合材料等專業(yè)的基礎(chǔ)課，它既是專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中重要的一環(huán)，又是后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。要求學(xué)生掌握高分子的合成反應(yīng)、制備方法、高分子的結(jié)構(gòu)、分子運(yùn)動與性能之間關(guān)系等方面的基本原理和基本知識，了解高聚物結(jié)構(gòu)與性能的表征和研究手段，具備通過化學(xué)合成制備高聚物、高聚物的分子設(shè)計(jì)、控制高聚物產(chǎn)品的性質(zhì)的方法等方面的初步能力，并能利用聚合物的結(jié)構(gòu)性能關(guān)系分析解決實(shí)際高分子材料制造和工藝過程中的問題。

考試內(nèi)容及要求

(一) 高分子化學(xué)

要求掌握：各類高分子材料的合成方法;逐步聚合、鏈?zhǔn)骄酆霞叭橐壕酆系姆磻?yīng)原理、影響產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的因素及對單體的要求;共聚物的合成及共聚組成的控制;聚合物的反應(yīng)。

(二) 高分子物理

掌握高分子鏈結(jié)構(gòu)的長、柔和復(fù)雜的特點(diǎn);掌握高分子分子量與分子量分布的表征，部分掌握高分子分子量與分子量分布的測定方法(以粘度法與凝膠滲透色譜法為主);

理解高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的多樣性、復(fù)雜性與多缺陷特點(diǎn);掌握高分子的結(jié)晶/熔化與分子結(jié)構(gòu)和外界條件的關(guān)系;了解并部分掌握高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的研究/表征方法;

掌握高分子運(yùn)動單元多重性及運(yùn)動松弛時(shí)間分布寬的特點(diǎn);

掌握相變與轉(zhuǎn)變溫度的物理意義;理解高聚物高彈性的特點(diǎn)、熱力學(xué)本質(zhì)與分子運(yùn)動本質(zhì);理解平衡高彈統(tǒng)計(jì)理論的假設(shè)、推導(dǎo)思路、結(jié)論及理論的應(yīng)用意義與局限性;

掌握高聚物粘彈性的概念、簡單的模型(最多四元件)、數(shù)學(xué)表達(dá)式以及分別在線性和對數(shù)座標(biāo)中的曲線形式;理解影響粘彈性的各種內(nèi)因與外因;理解高聚物粘彈性理論中的兩個(gè)基本原理，了解并部分掌握粘彈性的測定方法;部分掌握利用高聚物的力學(xué)性能與溫度、時(shí)間與頻率的關(guān)系研究高分子運(yùn)動的方法;

理解高聚物中冷拉、銀紋等特殊現(xiàn)象的本質(zhì)，掌握高聚物斷裂韌性的概念與斷裂行為的特點(diǎn)，了解影響高聚物應(yīng)力-應(yīng)變行為的結(jié)構(gòu)因素與環(huán)境因素;理解高分子溶液的非理想性、高聚物熔體的非牛頓性與彈性表現(xiàn);掌握稀溶液理論與流變學(xué)中基本物理量的物理意義;結(jié)合高分子材料的加工與應(yīng)用，理解影響熔體粘度的各個(gè)因素并了解研究高聚物熔體流變行為的基本方法。

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2023年北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)考研材料綜合科目考試大綱