北京航空航天大學(xué)

911材料綜合考試大綱(2021年)

《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(2021年)

適用專業(yè)：材料科學(xué)與工程專業(yè)

《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，熟練的計算能力，同時具有一般科學(xué)方法的訓(xùn)練和邏輯思維能力，體會并掌握怎樣由實驗結(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和應(yīng)用，能用杠桿規(guī)則進(jìn)行相組成計算，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)計算;

掌握由反應(yīng)機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(2021版)

適用專業(yè)：材料科學(xué)與工程專業(yè)

《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(2021版)

適用專業(yè)：材料科學(xué)與工程專業(yè)

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�？荚囈�求：掌握基本概念與基本原理，并能夠利用其計算與分析。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

點缺陷

位錯的基本性質(zhì)、基本類型、幾何性質(zhì)及其運動特點，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))，位錯與金屬的強化機制

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)晶強韌化機理、晶界的運動及強化高溫結(jié)構(gòu)材料的基本方法(驅(qū)動力及影響晶界運動的主要因素))，相界面的結(jié)構(gòu)、晶界及相界的性質(zhì)

(三) 固體金屬中的擴散

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

(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)

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、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、三元相圖垂直截面的特點)

(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、多晶體的屈服強度、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，擴散型固態(tài)相變的一般特點，馬氏體相變的基本特征

第二部分《無機非金屬材料學(xué)》

《無機非金屬材料學(xué)》是無機非金屬材料專業(yè)的基礎(chǔ)理論課。要求考生掌握無機非金屬材料晶體與非晶結(jié)構(gòu)特點、表面與界面、化合物相圖、擴散與固相反應(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;

了解化合物晶體的缺陷類型。掌握點缺陷的表示方法、點缺陷反應(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)擴散與固相反應(yīng)

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

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、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;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;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;

掌握高分子運動單元多重性及運動松弛時間分布寬的特點;

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、熱力學(xué)本質(zhì)與分子運動本質(zhì);理解平衡高彈統(tǒng)計理論的假設(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、時間與頻率的關(guān)系研究高分子運動的方法;

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，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因素并了解研究高聚物熔體流變行為的基本方法。