河南科技大学2023年硕士生招生考试初试

自命题科目考试大纲

说明栏：各单位自命题考试科目如需带计算器、绘图工具等特殊要求的，请在说明栏里加备注。

河南科技大学硕士研究生招生考试

《  材料科学基础II 》考试大纲

考试科目代码： 810    考试科目名称：    材料科学基础II     

一、考试基本要求及适用范围概述

要求考生全面、系统地掌握“材料科学基础”课程的基础理论、基本知识和基本技能，并能灵活运用材料科学基础基本知识和理论分析解决工程实际问题。本门考试科目包含三个模块：A模块、B模块、C模块和D模块，各模块考题均为150分，考生只能选择其中一个模块作答。

A: 模块

适用于金属材料类专业。考试范围包括必做题和选做题。必做题内容为材料科学基础中的金属学基础知识；选做题分成两个内容，考生可结合自身情况选做：内容一为金属学内容，内容二为热处理内容。

B：模块：

适用于无机非金属材料类专业。

C：模块：

适用于冶金工程专业。

D：模块：

适用于子材料类专业。

二、考试形式

闭卷笔试。180分钟，150分。

三、考试内容

A模块：

1、必做题

晶体结构和缺陷：立方晶系晶向晶面指数，致密度计算，理论体积密度计算，晶体缺陷与材料性能的关系；

凝固理论：均匀形核时临界晶核半径、形核功的推导，影响形核率的因素，控制晶粒大小的途径和理论依据，纯金属和固溶体晶体长大方式和理论，铸锭宏观组织的控制和理论；

塑性变形和再结晶：滑移系、滑移面和滑移方向、临界分切应力的计算，塑性变形对材料组织、性能的影响，材料强化四大途径的机制，塑性变形后的加热对材料组织、性能的影响；

相图：Fe-Fe₃C相图平衡结晶过程分析（用冷却曲线），相组成物和组织组成物计算，金相显微组织；伪共晶、离异共晶等不平衡组织；

2、选做题（该部分两个内容，任选其一）

内容一：

位错的运动方式、位错的线张力、位错的分解与合成；相图热力学；三元系相图及其类型、重心法则、共线法则、具有四相平衡反应的三元系共晶相图；扩散、菲克第一定律、菲克第二定律及其应用、间隙扩散和空位扩散、扩散驱动力、反应扩散、影响扩散的因素；

内容二：

热处理：TTT曲线和CCT曲线，C曲线-热处理工艺(加热温度、冷却方式)-硬度的关系，两种马氏体组织和性能，热处理组织的比较；合金钢类型-选材-合金元素的作用-工艺路线-热处理作用-组织-性能。

B模块：

1、 晶体几何基础

晶体学基础知识；结晶化学定律的内容及应用；鲍林规则的内容，运用鲍林规则描述和推测结构。

2、晶体结构与晶体缺陷

典型晶体结构（氯化钠、闪锌矿、萤石、金红石、刚玉结构）；硅酸盐晶体结构的类型；三种粘土矿物（高岭石、蒙脱石、伊利石）的结构特点；点缺陷的种类及特点、固溶体的反应方程式和化学式的写法、判断固溶体种类的方法；固溶体的类型及形成条件；。

3、 熔体和玻璃体

熔体的结构；熔体的性质（粘度）、影响粘度的因素；玻璃的通性（四个）；玻璃的结构（两种假说）；玻璃的结构参数及对性能的影响。

4、 固体表面与界面

固体表面特点；固体界面；润湿的条件、改善润湿的方法；粘土带电原因、粘土的触变性、可塑性；电动电位、粘土的氧离子吸附于交换。

润湿性的判断；粘土水系统的触变性。

5、 热力学应用

热力学计算方法、热力学应用。

6、 相平衡

水的单元相图；一般单元相图的特征；二元相图的种类；三元相图；相图的应用；专业相图的分析。

7、 扩散与固相反应

晶体中扩散的特点、方程及宏观规律；扩散的推动力及微观结构、扩散机制和扩散系数；不同类型晶体中扩散的特点及影响因素；固相反应类型和机制；固相反应动力学。

8、 相变

相变的分类；液固相变、形核过程和晶体长大过程；临界半径和成核位磊的含义及计算方法；液液相变。

9、 烧结

烧结概念；固态烧结和液态烧结；扩散烧结的影响因素；蒸发凝聚传质的特点及条件；晶粒生长与二次再结晶的特点及区别；二次再结晶的后果及预防措施；溶解沉淀传质的特点、机理及影响因素；烧结的影响因素。

C模块：

1、冶金熔体

冶金熔体的相平衡图、冶金熔体的结构、冶金熔体的物理性质和化学性质。

了解冶金熔体的概念与分类；重点掌握熔渣的作用和分类；掌握三元相图成分表示及其性质；重点掌握简单的三元低共熔型和生成不一致熔融化合物的三元相图的分析方法以及三元系中熔体冷却过程的分析方法；

掌握常见金属熔体和熔盐结构的基础知识以及主要的结构理论；了解固体氧化物和液态炉渣的结构；掌握熔渣的结构理论。能根据离子键分数、静电场强等判断氧化物的酸碱性；会利用理想离子溶液模型和聚合物模型计算实际炉渣中某一氧化物的活度。

掌握冶金熔体各种物理性质的概念；了解这些性质与温度和熔体组成的关系；了解冶金熔体化学性质的概念及其与熔体组成的关系；能熟练计算熔渣酸碱性；

2、冶金热力学

溶液的热力学性质、化合物的生成分解反应、化合物的还原反应、高温分离提纯过程与湿法分离提纯过程、热力学平衡图在冶金中的应用。

掌握活度与活度系数的概念及常见的几种活度的标准态；掌握溶液中化学反应的标准吉布斯自由能变化的计算；理解溶质活度系数的相互影响并能计算某一组份活度系数。

掌握化合物标准摩尔生成吉布斯自由能的概念、计算方法及其与温度的关系；掌握化合物吉布斯自由能图的原理。了解氧化物分解压的概念，分解压与氧化物稳定性、温度和活度的关系；掌握氧化物生成-分解体系平衡图的构成原理及应用；理解并应用金属氧势与温度的关系图；熟练计算氧化物及碳酸盐的分解压。

了解热力学平衡图的概念及其在冶金中的作用；深刻理解同时平衡原理的实质；掌握金属-硫-氧系和金属-氯-氧等复杂体系热力学平衡图的绘制原理及其在冶金中的应用；掌握常温下金属-水系电势-pH图和金属-配位体-水系的绘制原理及其在金属氧化物浸出过程热力学分析中的应用；掌握金属-硫-水系电势-pH图的绘制原理及其在金属硫化物浸出过程热力学分析中的应用；了解浓度对数-pH图的绘制原理。

掌握金属氧化物的CO还原、氢还原和固体碳还原过程的热力学分析方法及平衡图的绘制；掌握氧化物形成溶液、固溶体和复杂氧化物以及还原产物形成溶液或化合物对还原过程的影响；了解金属热还原和真空还原的热力学原理及其在冶金中的应用。

了解高温分离提纯过程的基本原理及主要方法；掌握氧化（硫化）精炼过程的热力学分析与计算方法；了解熔析精炼、区域精炼及蒸馏精炼的基本原理及其在冶金中的应用。

掌握沉淀、结晶、离子交换和溶剂萃取等分离方法的基本原理，了解其在湿法分离提纯过程中的应用。计算沉淀法去除溶液中离子的限度；理解过程参数对沉淀平衡的影响；利用湿法分离原理选择合适的提纯分离方法。

3、冶金动力学

冶金过程的气固相反应动力学、冶金过程的液气相反应动力学、电极过程动力学、反应过程强化、结晶过程。

掌握描述气(液)/固相反应的收缩核模型、反应过程的总动力学方程式以及速率控制步骤的概念；掌握分别在界面化学反应控制、外扩散控制、内扩散控制以及在界面化学反应与内扩散混合控制条件下的动力学方程；了解影响气(液)/固相反应速率的主要因素；了解强化液(气)/固相反应过程的方法。

了解描述液(气)/液相反应动力学的双膜理论、动力学方程式及其应用。

了解结晶过程的基本原理和结晶过程动力学；了解影响产物化学组成、粒度和形貌的因素。

掌握电极过程动力学的基本概念，熟悉各种条件下的动力学方程式，了解电极过程动力学的影响因素。

D模块：

1、绪论

掌握子的基本概念，常见分类方法，常用命名方法；掌握聚合反应的分类方法及各类反应的大致特点；熟悉子科学的发展概况及对子发展做出贡献的科学家。

2、缩聚和逐步聚合

掌握线型缩聚反应的机理特征，可逆与不可逆条件下的动力学方程，影响聚合度的因素及控制方法及相关计算；掌握体型缩聚的凝胶现象及凝胶点的预测方法及相关计算；掌握聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚砜、环氧树脂、酚醛树脂等重要逐步聚合物的合成原理及结构性能。

3、自由基聚合

掌握自由基聚合对单体的要求，常用的引发剂、机理特征、聚合微观动力学方程及推导过程，凝胶效应及宏观动力学动力学，影响聚合速率的因素；掌握自由基聚合动力学链长的含义、表达式、聚合度与动力学链长的关系因影响聚合度与动力学链长的因素；掌握常见自由基聚合物的合成，自由基聚合中常见的阻聚剂、缓聚剂以及常见的阻聚机理。

4、自由基共聚合

掌握二元共聚物的类型及命名，二元共聚物组成方程及共聚物组成曲线；掌握竞聚率的意义及影响因素，Q-e的概念及共聚行为判定；掌握单体和自由基的活性及取代基对单体和自由基活性的影响。

5、聚合方法

掌握每种聚合方法的定义、特点、聚合机理、聚合场所、配方主要成分及作用；掌握每种聚合方法的典型聚合物的合成过程；掌握悬浮聚合与乳液聚合的机理特征以及影响聚合物颗粒大小的因素；乳液聚合的聚合速率与聚合度。

6、离子聚合

掌握阴阳离子聚合的单体、引发体系及活性种的形式，聚合机理及特点，离子聚合与自由基聚合的区别；掌握典型阴阳离子聚合物的合成，活性阴离子聚合的应用；熟悉阴、阳离子聚合反应动力学及影响阴、阳离子聚合度的因素。

7、配位聚合

掌握配位聚合的基本概念、单体、聚合机理、Ziegler-Natta引发体系、典型聚合物；熟悉聚合物的立体异构现象及α-烯烃的配位阴离子聚合；熟悉配位聚合、络合聚合、插入聚合、定向聚合以及有规立构聚合。

8、开环聚合

掌握开环聚合的常见单体及相应引发剂体系；熟悉三元环醚的阴离子、阳离子开环聚合机理，己内酰胺的阴离子开环聚合机理。

9、聚合物的化学反应

掌握聚合物的化学反应的常见类型，聚合物的基团反应，聚合物降解的原因及方式；熟悉交联、接枝、嵌段共聚、扩链等反应的特点及原理；了解聚合物的反应活性及影响因素。

四、主要参考教材（参考书目）

A模块：优选参考教材：

1.《材料科学基础》石德珂主编，第2版，机械工业出版社。（必做题和选做题内容一）

2.《金属学与热处理》崔中圻，覃耀春主编，机械工业出版社，2018.3,第二版（必做题和选做题内容二）

可参考教材：

1.《金属学原理》侯增寿，卢光熙主编，上海科学技术出版社（必做题和选做题内容一）

2.《金属学》胡赓祥，钱苗根主编，上海科学技术出版社（必做题和选做题内容一）

3.《材料科学基础》胡赓祥，蔡珣主编，上海交通大学出版社（必做题和选做题内容一）

4.《材料科学与工程》文九巴主编，哈尔滨工业大学出版社，2007.8,第一版（必做题和选做题内容二）

B模块：优选参考教材：

1. 胡志强. 《无机材料科学基础教程》. 第2版，北京：化学工业出版社，2011.

2. 陆佩文.《无机材料科学基础》. 第1版，武汉：武汉理工大学出版社， 1996.

3. 宋晓岚. 《无机材料科学基础》. 第1版，北京：化学工业出版社

C模块：优选参考教材：

1. 李洪桂，《冶金原理》，第2版，科学出版社. 2018

D模块：优选参考教材：

1. 潘祖仁，《子化学》，（第五版），化学工业出版社，2021

附件：

810-材料科学基础II.docx