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804金屬學與電化學基礎考試大綱

一、考試的基本要求

金屬學部分：要求學生比較系統地理解和掌握金屬學的基本概念和基本理論，掌握金屬的成分、組織、結構與性能之間的關系。掌握純金屬和合金相的晶體結構;了解純金屬和二元合金的凝固過程及組織演化，了解金屬塑性加工的組織控制和缺陷;掌握二元合金相圖和簡單三元合金相圖;掌握位錯基本理論及其應用;熟悉金屬中擴散的基本理論。

電化學基礎部分：要求學生系統地理解電化學熱力學基本概念，掌握動力學的推導和應用，掌握水溶液電化學的基本概念和基本規律，能正確熟練地進行電化學計算，掌握有關電勢階躍法，電流階躍法和交流阻抗法的基本原理的簡單應用，并能綜合運用所學的知識分析問題和解決問題。

二、考試方式、科目比例和考試時間

閉卷考試;總分150分，考試時間為3小時。

三、參考書目

《材料科學基礎》 第三版，胡賡祥、蔡珣、戎詠華編著，上海交通大學出版社，2010

《電化學方法原理和應用》(第二版) [美]阿倫.J.巴德，拉里.R.福克納著，邵元華, 朱果逸等譯，化學工業出版社，2005

《電化學原理》 第三版，李荻，北京航空航天大學出版社，2008

四、試題類型：

主要包括填空題、名詞解析、簡答題、計算題等類型，并根據每年的考試要求做相應調整。

五、考試內容及要求

金屬學部分：

(一)金屬的晶體結構

掌握：掌握晶胞、布拉菲點陣、晶系和密勒指數;掌握純金屬三種典型的晶體結構及其基本的晶體學參數;掌握原子半徑與晶胞棱長的關系、晶胞內原子數、致密度、配位數;掌握固溶體和中間相的分類、結構和性質。

熟悉：熟悉金屬的晶體性;熟悉晶體點陣與空間點陣;熟悉三種典型的純金屬晶體結構所對應的間隙類型、數目、大小和特征。

(二)金屬的凝固

掌握：掌握結晶的熱力學條件，結構條件和能量條件;掌握均勻形核，非均勻形核，形核率的概念和影響因素;掌握晶粒大小的控制，鑄錠的組織和缺陷。

熟悉：熟悉晶體長大動力學，熟悉非平衡凝固和金屬非晶的形成的條件。

(三)相圖

掌握：掌握幾種典型的二元合金相圖;掌握杠桿定律，利用相圖進行凝固過程分析、組織分析;掌握鐵碳合金的結晶過程的相組成和組織組成計算;掌握三元相圖的成分三角形、直線法則、重心法則;掌握利用投影圖計算互不溶解三元相圖中合金的平衡組織。

熟悉：熟悉合金、相、相平衡及相圖概念;了解相圖建立的熱力學基礎;熟悉三元相圖的水平截面。

(四)金屬晶體中的缺陷

掌握：掌握刃位錯與螺位錯的結構;掌握柏氏矢量的概念;掌握位錯基本運動方式;掌握實際fcc晶體中的位錯。

熟悉：熟悉晶體中的缺陷分類;熟悉點缺陷的平衡濃度。

(五)金屬及合金中的擴散

掌握：掌握擴散控制生長和反應擴散。

熟悉：熟悉擴散第一，擴散第二定律，熟悉擴散的微觀機制;熟悉擴散的影響因素。

(六)金屬及合金中的塑性變形

掌握：掌握合金彈塑性變形過程中的組織、性能變化，掌握拉伸曲線的分析

熟悉：熟悉加工硬化、固溶強化、應變時效、屈服現象及其機理;熟悉彌散強化的位錯強化機理

電化學基礎部分：

(一)電化學熱力學

掌握：掌握雙電層的概念及形成原因、類型，準確理解原電池、電解池的基本概念，電位-pH圖原理，掌握Gibbs自由能和電動勢之間的換算，液接界電勢、遷移數的基本概念，熟悉一些選擇性電極的工作原理。

熟悉：化學可逆性、熱力學可逆性和實際可逆性的區別;自由能和電動勢emf的定義及其特點;半反應和還原電勢;形式電勢的定義及其特點;界面電勢差和液接界電勢;雙電層概念：電極/溶液界面的基本結構，Stern雙電層模型及其數學表達式，緊密層結構，熟悉建立理論電位-pH圖的方法及應用。

(二)電化學動力學

掌握：掌握電極極化概念、類型、產生原因，極化曲線測量原理、方法、裝置和作用，過電位，掌握電極過程的基本歷程和速度控制步驟。掌握電極電位對電子轉移步驟反應速度的影響的實質，理解電子轉移步驟的基本動力學參數的物理意義，穩態極化的Butler-Volmer及其近似處理，Tafel公式的應用，熟悉電化學極化規律。

熟悉：電極的極化作用、極化曲線，電極動力學的Butler-Volmer模型，單步驟單電子過程，多步驟多電子過程，Butler-Volmer模型在單步驟單電子和多電子過程中的應用：交換電流;電流-過電勢公式及其近似處理;物質傳遞的影響;Tafel圖。

(三)遷移和擴散引起的物質傳遞

掌握：了解液相傳質的方式、動力，理想穩態擴散過程、真實條件下的穩態擴散過程和旋轉圓盤電極的工作原理。

熟悉：液相傳質三種方式(擴散、對流、電遷移)的定義及其它們間的異同點;在活性電極附近的混合遷移和擴散;穩態擴散過程中電化學問題和擴散方程;旋轉圓盤電極。

(四)電化學常用實驗方法的基礎知識和相關應用

掌握：電勢階躍法，電流階躍法和交流阻抗法的基本原理。

熟悉：電勢階躍法，電流階躍法和交流阻抗法的簡單應用。