2018南京工业大学 804 金属学与电化学基础考试大纲

      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；掌握纯金属的结晶过程及理论，了解铸锭的组织控制和缺陷；掌握二元合金相图和三元合金相图；掌握位错基本理论及其应用；掌握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，电势扫描法，强制对流法和交流阻抗法的基本原理的简单应用，培养学生实事求是的作风和科学思维等，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，其中金属学75分，电化学基础75分；考试时间为3小时。
三、参考书目
    金属学：《材料科学基础》，陈立佳编著，冶金工业出版社，2007
电化学基础：[美]阿伦.J.巴德，拉里.R.福克纳著，邵元华, 朱果逸等译, 电化学方法原理和应用(第二版)，化学工业出版社，2005
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）纯金属的结晶
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；掌握晶粒大小的控制，铸锭的组织和缺陷。
熟悉：熟悉热分析法，结晶现象；熟悉晶体长大动力学，液固界面。
（三）相图
掌握：掌握几种典型的二元合金相图；掌握杠杆定律，利用相图进行结晶过程分析、组织分析和计算；掌握铁碳合金的结晶过程、平衡组织和计算；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；熟悉相图的建立；熟悉非平衡凝固；熟悉三元相图的水平截面和垂直截面。熟悉碳钢的牌号与杂质的影响。
（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；掌握加工硬化、固溶强化、应变时效、屈服现象及其机理；掌握弥散强化的位错强化机理。
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：掌握扩散第一，扩散第二定律及其应用。
    熟悉：熟悉扩散的微观机制；熟悉扩散的影响因素。

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，掌握Gibbs自由能和电动势之间的换算，液接界电势的计算，迁移数的测量和计算，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。
（二）电化学动力学
掌握：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：电极反应的本质，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，了解非稳态扩散过程的特点。
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的边界条件和扩散方程的解；旋转圆盘电极；非稳态扩散过程：平面电极上的非稳态扩散，球面电极上的非稳态扩散。
（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，电势扫描法，强制对流法和交流阻抗法的基本原理。
熟悉：电势阶跃法，电势扫描法，强制对流法和交流阻抗法的简单应用。