804金属学与电化学基础考试大纲

一、考试的基本要求

金属学部分：要求学生比较系统地理解和掌握金属学的基本概念和基本理论，掌握金属的成分、组织、结构与性能之间的关系。掌握纯金属和合金相的晶体结构;了解纯金属和二元合金的凝固过程及组织演化，了解金属塑性加工的组织控制和缺陷;掌握二元合金相图和简单三元合金相图;掌握位错基本理论及其应用;熟悉金属中扩散的基本理论。

电化学基础部分：要求学生系统地理解电化学热力学基本概念，掌握动力学的推导和应用，掌握水溶液电化学的基本概念和基本规律，能正确熟练地进行电化学计算，掌握有关电势阶跃法，电流阶跃法和交流阻抗法的基本原理的简单应用，并能综合运用所学的知识分析问题和解决问题。

二、考试方式、科目比例和考试时间

闭卷考试;总分150分，考试时间为3小时。

三、参考书目

《材料科学基础》 第三版，胡赓祥、蔡珣、戎咏华编著，上海交通大学出版社，2010

《电化学方法原理和应用》(第二版) [美]阿伦.J.巴德，拉里.R.福克纳著，邵元华, 朱果逸等译，化学工业出版社，2005

《电化学原理》 第三版，李荻，北京航空航天大学出版社，2008

四、试题类型：

主要包括填空题、名词解析、简答题、计算题等类型，并根据每年的考试要求做相应调整。

五、考试内容及要求

金属学部分：

(一)金属的晶体结构

掌握：掌握晶胞、布拉菲点阵、晶系和密勒指数;掌握纯金属三种典型的晶体结构及其基本的晶体学参数;掌握原子半径与晶胞棱长的关系、晶胞内原子数、致密度、配位数;掌握固溶体和中间相的分类、结构和性质。

熟悉：熟悉金属的晶体性;熟悉晶体点阵与空间点阵;熟悉三种典型的纯金属晶体结构所对应的间隙类型、数目、大小和特征。

(二)金属的凝固

掌握：掌握结晶的热力学条件，结构条件和能量条件;掌握均匀形核，非均匀形核，形核率的概念和影响因素;掌握晶粒大小的控制，铸锭的组织和缺陷。

熟悉：熟悉晶体长大动力学，熟悉非平衡凝固和金属非晶的形成的条件。

(三)相图

掌握：掌握几种典型的二元合金相图;掌握杠杆定律，利用相图进行凝固过程分析、组织分析;掌握铁碳合金的结晶过程的相组成和组织组成计算;掌握三元相图的成分三角形、直线法则、重心法则;掌握利用投影图计算互不溶解三元相图中合金的平衡组织。

熟悉：熟悉合金、相、相平衡及相图概念;了解相图建立的热力学基础;熟悉三元相图的水平截面。

(四)金属晶体中的缺陷

掌握：掌握刃位错与螺位错的结构;掌握柏氏矢量的概念;掌握位错基本运动方式;掌握实际fcc晶体中的位错。

熟悉：熟悉晶体中的缺陷分类;熟悉点缺陷的平衡浓度。

(五)金属及合金中的扩散

掌握：掌握扩散控制生长和反应扩散。

熟悉：熟悉扩散第一，扩散第二定律，熟悉扩散的微观机制;熟悉扩散的影响因素。

(六)金属及合金中的塑性变形

掌握：掌握合金弹塑性变形过程中的组织、性能变化，掌握拉伸曲线的分析

熟悉：熟悉加工硬化、固溶强化、应变时效、屈服现象及其机理;熟悉弥散强化的位错强化机理

电化学基础部分：

(一)电化学热力学

掌握：掌握双电层的概念及形成原因、类型，准确理解原电池、电解池的基本概念，电位-pH图原理，掌握Gibbs自由能和电动势之间的换算，液接界电势、迁移数的基本概念，熟悉一些选择性电极的工作原理。

熟悉：化学可逆性、热力学可逆性和实际可逆性的区别;自由能和电动势emf的定义及其特点;半反应和还原电势;形式电势的定义及其特点;界面电势差和液接界电势;双电层概念：电极/溶液界面的基本结构，Stern双电层模型及其数学表达式，紧密层结构，熟悉建立理论电位-pH图的方法及应用。

(二)电化学动力学

掌握：掌握电极极化概念、类型、产生原因，极化曲线测量原理、方法、装置和作用，过电位，掌握电极过程的基本历程和速度控制步骤。掌握电极电位对电子转移步骤反应速度的影响的实质，理解电子转移步骤的基本动力学参数的物理意义，稳态极化的Butler-Volmer及其近似处理，Tafel公式的应用，熟悉电化学极化规律。

熟悉：电极的极化作用、极化曲线，电极动力学的Butler-Volmer模型，单步骤单电子过程，多步骤多电子过程，Butler-Volmer模型在单步骤单电子和多电子过程中的应用：交换电流;电流-过电势公式及其近似处理;物质传递的影响;Tafel图。

(三)迁移和扩散引起的物质传递

掌握：了解液相传质的方式、动力，理想稳态扩散过程、真实条件下的稳态扩散过程和旋转圆盘电极的工作原理。

熟悉：液相传质三种方式(扩散、对流、电迁移)的定义及其它们间的异同点;在活性电极附近的混合迁移和扩散;稳态扩散过程中电化学问题和扩散方程;旋转圆盘电极。

(四)电化学常用实验方法的基础知识和相关应用

掌握：电势阶跃法，电流阶跃法和交流阻抗法的基本原理。

熟悉：电势阶跃法，电流阶跃法和交流阻抗法的简单应用。