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804金屬學(xué)與電化學(xué)基礎(chǔ)考試大綱

一、考試的基本要求

金屬學(xué)部分：要求學(xué)生比較系統(tǒng)地理解和掌握金屬學(xué)的基本概念和基本理論，掌握金屬的成分、組織、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。掌握純金屬和合金相的晶體結(jié)構(gòu);了解純金屬和二元合金的凝固過(guò)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(jiǎn)單三元合金相圖;掌握位錯(cuò)基本理論及其應(yīng)用;熟悉金屬中擴(kuò)散的基本理論。

電化學(xué)基礎(chǔ)部分：要求學(xué)生系統(tǒng)地理解電化學(xué)熱力學(xué)基本概念，掌握動(dòng)力學(xué)的推導(dǎo)和應(yīng)用，掌握水溶液電化學(xué)的基本概念和基本規(guī)律，能正確熟練地進(jìn)行電化學(xué)計(jì)算，掌握有關(guān)電勢(shì)階躍法，電流階躍法和交流阻抗法的基本原理的簡(jiǎn)單應(yīng)用，并能綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。

二、考試方式、科目比例和考試時(shí)間

閉卷考試;總分150分，考試時(shí)間為3小時(shí)。

三、參考書(shū)目

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

《電化學(xué)方法原理和應(yīng)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(xué)工業(yè)出版社，2005

《電化學(xué)原理》 第三版，李荻，北京航空航天大學(xué)出版社，2008

四、試題類(lèi)型：

主要包括填空題、名詞解析、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題等類(lèi)型，并根據(jù)每年的考試要求做相應(yīng)調(diào)整。

五、考試內(nèi)容及要求

金屬學(xué)部分：

(一)金屬的晶體結(jié)構(gòu)

掌握：掌握晶胞、布拉菲點(diǎn)陣、晶系和密勒指數(shù);掌握純金屬三種典型的晶體結(jié)構(gòu)及其基本的晶體學(xué)參數(shù);掌握原子半徑與晶胞棱長(zhǎng)的關(guān)系、晶胞內(nèi)原子數(shù)、致密度、配位數(shù);掌握固溶體和中間相的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

熟悉：熟悉金屬的晶體性;熟悉晶體點(diǎn)陣與空間點(diǎn)陣;熟悉三種典型的純金屬晶體結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的間隙類(lèi)型、數(shù)目、大小和特征。

(二)金屬的凝固

掌握：掌握結(jié)晶的熱力學(xué)條件，結(jié)構(gòu)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(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)，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(jìn)行凝固過(guò)程分析、組織分析;掌握鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程的相組成和組織組成計(jì)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(jì)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(xué)基礎(chǔ);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(cuò)與螺位錯(cuò)的結(jié)構(gòu);掌握柏氏矢量的概念;掌握位錯(cuò)基本運(yùn)動(dòng)方式;掌握實(shí)際fcc晶體中的位錯(cuò)。

熟悉：熟悉晶體中的缺陷分類(lèi);熟悉點(diǎn)缺陷的平衡濃度。

(五)金屬及合金中的擴(kuò)散

掌握：掌握擴(kuò)散控制生長(zhǎng)和反應(yīng)擴(kuò)散。

熟悉：熟悉擴(kuò)散第一，擴(kuò)散第二定律，熟悉擴(kuò)散的微觀機(jī)制;熟悉擴(kuò)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(guò)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(qiáng)化、應(yīng)變時(shí)效、屈服現(xiàn)象及其機(jī)理;熟悉彌散強(qiáng)化的位錯(cuò)強(qiáng)化機(jī)理

電化學(xué)基礎(chǔ)部分：

(一)電化學(xué)熱力學(xué)

掌握：掌握雙電層的概念及形成原因、類(lèi)型，準(zhǔn)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(dòng)勢(shì)之間的換算，液接界電勢(shì)、遷移數(shù)的基本概念，熟悉一些選擇性電極的工作原理。

熟悉：化學(xué)可逆性、熱力學(xué)可逆性和實(shí)際可逆性的區(qū)別;自由能和電動(dòng)勢(shì)emf的定義及其特點(diǎn);半反應(yīng)和還原電勢(shì);形式電勢(shì)的定義及其特點(diǎn);界面電勢(shì)差和液接界電勢(shì);雙電層概念：電極/溶液界面的基本結(jié)構(gòu)，Stern雙電層模型及其數(shù)學(xué)表達(dá)式，緊密層結(jié)構(gòu)，熟悉建立理論電位-pH圖的方法及應(yīng)用。

(二)電化學(xué)動(dòng)力學(xué)

掌握：掌握電極極化概念、類(lèi)型、產(chǎn)生原因，極化曲線測(cè)量原理、方法、裝置和作用，過(guò)電位，掌握電極過(guò)程的基本歷程和速度控制步驟。掌握電極電位對(duì)電子轉(zhuǎn)移步驟反應(yīng)速度的影響的實(shí)質(zhì)，理解電子轉(zhuǎn)移步驟的基本動(dòng)力學(xué)參數(shù)的物理意義，穩(wěn)態(tài)極化的Butler-Volmer及其近似處理，Tafel公式的應(yīng)用，熟悉電化學(xué)極化規(guī)律。

熟悉：電極的極化作用、極化曲線，電極動(dòng)力學(xué)的Butler-Volmer模型，單步驟單電子過(guò)程，多步驟多電子過(guò)程，Butler-Volmer模型在單步驟單電子和多電子過(guò)程中的應(yīng)用：交換電流;電流-過(guò)電勢(shì)公式及其近似處理;物質(zhì)傳遞的影響;Tafel圖。

(三)遷移和擴(kuò)散引起的物質(zhì)傳遞

掌握：了解液相傳質(zhì)的方式、動(dòng)力，理想穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程、真實(shí)條件下的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程和旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極的工作原理。

熟悉：液相傳質(zhì)三種方式(擴(kuò)散、對(duì)流、電遷移)的定義及其它們間的異同點(diǎn);在活性電極附近的混合遷移和擴(kuò)散;穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程中電化學(xué)問(wèn)題和擴(kuò)散方程;旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極。

(四)電化學(xué)常用實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)應(yīng)用

掌握：電勢(shì)階躍法，電流階躍法和交流阻抗法的基本原理。

熟悉：電勢(shì)階躍法，電流階躍法和交流阻抗法的簡(jiǎn)單應(yīng)用。