中国海洋大学复试考试大纲及参考答案之材料综合

中国海洋大学复试考试大纲——材料综合

考试内容

1、原子键合方式，晶体学基本概念和基础知识；

原子键合方式：由于原子外层轨道通过释放或接收电子，形成正、负离子，或通过共有电子方式达到电子排布的相对稳定，从而产生了原子间的键合力。1正负离子经库仑静电引力相互结合起来形成离子键。2由相邻原子共同占有其部分价电子，形成稳定外层电子壳层，将相邻原子结合起来形成共价键。3金属原子失去电子成为阳离子，且在空间整齐排列，电子则穿梭于其中，二者相互吸引（静电引力）形成金属键。4中性原子或分子靠近时，各自内部出现正负电荷中心不重合产生极化作用，进而出现分子键和氢键。

晶体学基本概念和基础知识：这部分我觉得你看 材料科学基础的目录和相应章节就知道了，都是很基础的，但又容易失分的。 七大晶系，14种空间点阵的名字得知道。晶面指数、晶向指数得会标记。主要也就这两大点，其他的自己把握。

2、晶体缺陷：点缺陷，位错（基本类型和特征、柏氏矢量、位错的运动、实际晶体中的位错？），表面及界面（外表面、晶界和亚晶界、相界、孪晶界）；两侧晶体以此面为对称面，构成镜面对称关系。 点缺陷：两种基本类型是空位和间隙原子。对于金属晶体有：肖特基缺陷（只形成空位不形成等量间隙原子），弗伦克尔（同时形成等量空位和间隙原子）

位错：

基本类型和特征：刃位错（位错线l垂直于柏氏矢量b），螺位错（l垂直于b）

柏氏矢量：是描述位错实质的重要物理量。反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。又称为位错强度，位错的许多性质如位错的能量，所受的力，应力场，位错反应等均与其有关。它也表示出晶体滑移时原子移动的大小和方向。

柏氏矢量具有守恒性，柏氏回路任意扩大和移动中，只要不与原位错线或其他位错线相遇，回路的畸变总劣迹不变，由此可引申出一个结论：一根不分叉的任何形状的位错只有一个柏氏矢量。

位错的运动:1刃位错：滑移和攀移。2螺位错：只能滑移，不能攀移。

实际晶体中的位错：以面心立方晶体为例：1全位错。其柏氏矢量为沿着滑移方向的原子间距的整数倍的位错。（实际晶体中较少见）2肖克利Shockley分位错。位于孪生面上，柏氏矢量沿孪生方向上

1

的原子间距为分数倍原子间距。3扩展位错。由两条平行的Shockley分位错和中间的层错区构成。4弗兰克Frank分位错。为定位错。相当于在晶体的最密排面插入或抽去一层原子面。实际成因是晶体中由于外来高能粒子辐照产生过剩间隙原子或过饱和空位聚集成空位团。4压杆位错。通过Shockley分位错合成（或位错反应）得到。有多重缺陷组态，为定位错。

表面及界面（外表面、晶界和亚晶界、相界、孪晶界）：这讲的也就是面缺陷。你的材科基书上应该也有的。

晶界：晶体内点阵相同而取向不同的两个晶粒之间的相邻边界。按结构分：小角度晶界和大角度晶界。以10°为分界线。按位相差分：倾侧晶界，扭转晶界，混合晶界。按匹配程度：共格，半共格，非共格。

亚晶界：一个晶粒内部位向不同的区域称为亚晶粒，相邻亚晶粒之间的界面称为亚晶界。有对称倾侧晶界（位错墙），不对称倾侧晶界，扭转晶界。其界面能主要来自位错的应变能。

孪晶界：集体中两个相邻的互为孪晶的界面称为孪晶界。分为共格孪晶界，非共格孪晶界。 相界：晶体中两个不同固相之间的界面。按结构特点分：共格，半共格，非共格。

层错：晶体中原子面的正常堆垛顺序发生错误的面缺陷称为堆垛层错。层错能越高，出现层错几率越小。

表面：材料与外界物质相接触的界面。可从三个层次上界定：理想表面，清洁表面，实际表面。晶体表面层原子间的结合键少于内部，使几层原子产生晶格畸变而能量升高，称这几层原子为表面。

界面（以上所有都可以说是界面）的特点及研究意义：1阻碍位错运动，引起界面强化，提高材料的强度。2阻碍变形，使变形分布均匀，提高材料的塑性。3具有高能量。在化学介质中不稳定，产生晶界腐蚀。4影响形变过程及形变金属加热时发生再结晶过程。5结晶凝固和固态相变都是新相生核和核心长大过程。

3、固体中原子及分子的运动的菲克定律；扩散的热力学分析与扩散激活能分析；影响扩散的因素和离子晶体中的扩散？？；

菲克第一定律：在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量Diffusion flux，用J表示）与该截面处的浓度梯度(Concentration gradient)成正比，也就是说，浓

度梯度越大，扩散通量越大。

菲克第二定律：在第一定律的基础上推导出，在距离x处，浓度随时间的变化率等于该处的扩散通

量随距离变化率的负值。

扩散热力学分析：从热力学角度看，扩散是由于化学位（就是化学势）的不同而引起的，各组元的

2

原子总是由高化学位区向低化学位区扩散。扩散的真正动力不是浓度梯度，而是化学位梯度。

扩散激活能分析：克服能垒所必须的额外能量才能实现原子从一个平衡位臵到另一个平衡位臵的基本跃迁，这部分能量称为扩散激活能，只有满足该能量要求的原子才能实现扩散。

影响扩散的因素：1温度。越高则扩散系数D越大，扩散越快。2成分。具体说，与组元特性（尺寸相差越大，D越大）、浓度、第三组元都有关。3晶体结构。与结构的类型（致密度越小，扩散越容易）、固溶体类型（臵换式原子的扩散激活能Q比间隙原子的大得多）、各向异性有关。

离子晶体中的扩散：（离子晶体中的缺陷：1符合化学计量比且无掺杂的离子晶体中存在本征热缺陷：弗伦克尔缺陷和肖特基缺陷2对非化学计量比和有掺杂的离子晶体，缺陷情况较复杂）离子晶体中的扩散机制有：1空位扩散；2间隙扩散；3亚晶格间隙扩散。其中间隙扩散比空位扩散需要更大的扩散激活能。不同的离子晶体中，不同类型载流子的扩散激活能是不同的。

4、二元系相图及合金的凝固：相图的表示和测定方法；相图热力学的基本要点（自由能－成分曲线、公切线原理、杠杆法则、二元相图的几何规律）；二元相图分析（匀晶相图、共晶相图、包晶相图）；

5、无机非金属材料的种类及性能特点

答：分类：水泥、 玻璃、 陶瓷、耐火材料。 特点：

陶瓷： 耐高温、耐腐蚀、硬度高、绝缘。玻璃：各向异性、无固定熔点、介稳性、性质变化的连续性和可逆性。水泥：很好的可塑性、适应性强、耐侵蚀、硬化后强度较高、不生锈、耐久性好。耐火材料：耐高温高热，为满足其他特殊要求，还可分别加入少量适当外加剂进行力学性能等的改善。 结构：元素的结合力主要为离子键、共价键或离子共价混合键，所以具有高的键能和键强。 优点：由于结构特点，赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨蚀、高强度和良好的抗氧化性等基本属性，以及宽广的导电性、导热性、透光性及良好的铁电性 、铁磁性和压电性。

缺点：抗拉强度低、韧性差等，有待于进一步改善。将其与金属材料、有机高分子材料一起合成为复合材料是一个重要的改性途径

6、高分子的基本概念、聚合物的命名与分类

答：概念：一种由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成的相对分子质量很大（10-10）的化合物。

聚合物的命名与分类： ⑴ 习惯命名法

3

4

6

最常用的简单命名法系参照单体名称来定名。常以单体名为基础，前面冠以“聚”宇，就成为聚合物的名称。 ⑵ 系统命名法

以结构为基础的系统命名法。进行系统命名时，首先确定重复单元结构，再排好重复单元中次级单元的次序，给重复单元命名。最后在重复单元名称前加一“聚”字。

聚合物的分类

可以从不同角度对聚合物进行分类，可按单体来源，聚合物结构、用途、合成方法、加热行为等角度划分。

⑴ 按主链结构分类

从高分子化学角度来看，一般应以有机化合物分类为基础，根据主链结构可将聚合物分为碳链、杂链、和元素有机三类。 ① 碳链聚合物

大分子主链完全由碳原子组成。大部分烯类和双烯类聚合物为碳链聚合物,详见表8-1- 01。 ② 杂链聚合物

大分子主链中除碳原子外，还有氧、硫、氮等杂原子，如聚醚、聚氨酯、聚硫橡胶等， 详见表8-1-02。 ③ 元素有机聚合物

大分子主链中没有碳原子，主要有硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成，但侧基却由甲基、乙基、乙烯基、芳基等有机基团组成。 ⑵ 按性能用途分类

聚合物主要作为合成材料根据材料的性能与用途，可将聚合物分为塑料、纤维、橡胶。 ① 塑料

塑料是以合成树脂为基本成份 ，加入填充剂等助剂后，可以作成各种“可塑性”的材料。它具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观，制品形式多样化等特点。 ② 橡胶

橡胶是具有高弹性的材料，在外力作用下能发生较大的形变，当外力消除后能迅速恢复其原状。 ③ 纤维

线型结构的高分子量合成树脂，经过牵引、拉伸、定型得到纤维，它弹性较小。 ④ 粘结剂

4

通过表面粘结力和内聚力把各种材料粘合在一起，并且在结合处有足够强度的物质称为粘结剂。通常是高分子合成树脂或具有反应性的低分子量合成树脂。按其外观形态可分为溶液型、乳液型、膏糊型、粉末型、胶带型。 ⑤ 涂料

涂料是能涂敷于底材表面并形成坚韧连续膜的液体或固体物料的总称。 一、按聚合物的热行为分类：① 热塑性聚合物 ② 热固性聚合物

二、按聚合物分子的结构分类 ：① 碳链聚合物 ② 杂链聚合物 ③ 元素有机聚合物 命名：聚合物的命名

一 按来源或结构命名 均聚物:\聚\单体名称 (加聚)共聚物:\聚\单体1名称 + 单体2名称... 缩聚物:\聚\重复单元名称 二 按结构特征:聚醚,聚酯,聚酰胺... 三 商品名称:

1 合成纤维:\纶\涤纶,丙纶,锦纶,腈纶,维尼纶,氯纶 2合成橡胶:\橡胶\丁苯橡胶,乙丙橡胶,顺丁橡胶,丁腈橡胶,氯丁橡胶 3合成树脂:\树脂\酚醛树脂,醇酸树脂 四 英文缩写名 五 系统命名法

7、逐步聚合、自由基聚合及离子聚合，掌握各反应类型的反应机理及反应特点 答：逐步聚合反应的重要特点是单体转变成聚合物的化学反应是逐步进行的。

自由基聚合过程中，增长链自由基从其他分子上夺取一个原子而终止成为稳定大分子，并使失去原子的分子又成为一个新自由基，再引发单体继续新的链增长，使聚合反应继续下去。 自由基聚合具有诱导期和瞬时高速度特性，它可以明显地区分为四个基元反应： 引发（形成反应活性中心-单体自由基）； 链

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mwcd.html