武汉理工的材料科学与工程材料方向

第一章 结晶学基础 第二章 晶体结构与晶体中的缺陷

1 名词解释：配位数与配位体，同质多晶、类质同晶与多晶转变，位移性转变与重建性转变，晶体场理论与配位场理论。晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、离子极化、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应. 答：配位数：晶体结构中与一个离子直接相邻的异号离子数。

配位体：晶体结构中与某一个阳离子直接相邻、形成配位关系的各个阴离子中心连线所构成的多面体。

同质多晶：同一化学组成在不同外界条件下（温度、压力、pH值等），结晶成为两种以上不同结构晶体的现象。 多晶转变：当外界条件改变到一定程度时，各种变体之间发生结构转变，从一种变体转变成为另一种变体的现象。 位移性转变：不打开任何键，也不改变原子最邻近的配位数，仅仅使结构发生畸变，原子从原来位置发生少许位移，使次级配位有所改变的一种多晶转变形式。

重建性转变：破坏原有原子间化学键，改变原子最邻近配位数，使晶体结构完全改变原样的一种多晶转变形式。 晶体场理论：认为在晶体结构中，中心阳离子与配位体之间是离子键，不存在电子轨道的重迭，并将配位体作为点电荷来处理的理论。

配位场理论：除了考虑到由配

第一章 结晶学基础 第二章 晶体结构与晶体中的缺陷

1 名词解释：配位数与配位体，同质多晶、类质同晶与多晶转变，位移性转变与重建性转变，晶体场理论与配位场理论。晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、离子极化、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应. 答：配位数：晶体结构中与一个离子直接相邻的异号离子数。

配位体：晶体结构中与某一个阳离子直接相邻、形成配位关系的各个阴离子中心连线所构成的多面体。

同质多晶：同一化学组成在不同外界条件下（温度、压力、pH值等），结晶成为两种以上不同结构晶体的现象。 多晶转变：当外界条件改变到一定程度时，各种变体之间发生结构转变，从一种变体转变成为另一种变体的现象。 位移性转变：不打开任何键，也不改变原子最邻近的配位数，仅仅使结构发生畸变，原子从原来位置发生少许位移，使次级配位有所改变的一种多晶转变形式。

重建性转变：破坏原有原子间化学键，改变原子最邻近配位数，使晶体结构完全改变原样的一种多晶转变形式。 晶体场理论：认为在晶体结构中，中心阳离子与配位体之间是离子键，不存在电子轨道的重迭，并将配位体作为点电荷来处理的理论。

配位场理论：除了考虑到由配

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1 材料引言

玻璃

玻璃是由熔体过冷所制得的非晶态材料。 水泥

水泥是指加入适量水后可成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能够将砂，石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性材料。

耐火材料

耐火材料是指耐火度不低于1580摄氏度的无机非金属材料。硅质耐火材料，镁质耐火材料，熔铸耐火材料，轻质耐火材料，不定形耐火材料。

高聚物

高聚物是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物。

胶粘剂

胶粘剂是指在常温下处于粘流态，当受到外力作用时，会产生永久变形，外力撤去后又不能恢复原状的高聚物。 合金

合金是由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素形成的具有金属特性的新物质

固溶体

当合金的晶体结构保持溶质组元的晶体结构时，这种合金成为一次固溶体或端际固溶体，简称固溶体。

电子化合物

电子化合物是指具有一定（或近似一定）的电子浓度值，且结构相同或密切相关的相。

间隙化合物

间隙化合物（或间隙相）是由原子半径较大的过渡金属元素（Fe,Cr,Mn,Mo,W,V等）和原子半径较小的非（准）金属元素（H,B,C,N,Si,等）形成的金属间化

中国科学院研究生院材料工程领域全日制

工程硕士研究生培养方案

(2009年7月)

一、培养目标与要求

面向社会需求和科技前沿，培养适应社会主义建设和工程技术发展与创新需要的，掌握材料工程领域相关学科专业基础知识与基本技能，具有创新意识和独立承担并解决工程实际问题能力的开拓型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。具体培养要求如下：

1.工程硕士专业学位获得者应较好地掌握马克思主义、毛泽东思想和邓小平理论；拥护党的基本路线和方针、政策；热爱祖国，遵纪守法，具有良好的职业道德和创业精神，积极为我国经济建设和社会发展服务。

2.应具有坚实的必要的材料科学与工程理论基础和系统宽广的专业知识；掌握解决材料科学与工程问题的先进技术方法和现代技术手段；了解本领域的发展动向，具有解决工程问题或从事新材料、新产品、新工艺、新设备的研制和开发的能力；具有独立担负专门技术工作和较强的自我提高的能力，经过实际工作的锻炼，具备高级专业技术职务人员应有素质水平。

3.基本掌握一门外语，能够熟练地阅读专业领域的外文资料。 4.具有必要的管理和市场经济知识。 二、学习年限

实行弹性学制和学分制。学习年限一般为3年，最长不超过4年。 三、课程设置

课程设置原则：课程设置遵循先进

武汉理工大学材料科学与工程学院导师Charles M. Lieber

导师简介

姓名：Charles M. Lieber 出生日期：1959年4月 学位：博士 职称：教授

工作院系：美国哈佛大学化学与化生学院；武汉理工大学-哈佛大学纳米联合重点实验室

教育经历

1985年—1987年，美国加州理工大学，博士后 1981年—1985年，美国斯坦福大学，博士

1978年—1981年，美国富兰克林马歇尔学院，学士

工作经历

2009年—至今，武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室名誉主任，武汉理工大学-哈佛大学纳米联合重点实验室主任

1999年—至今，美国哈佛大学，化学与生物学院，Mark Hyman Jr.教授 1991年—1999年，美国哈佛大学，化学与生物学院，教授 1990年—1991年，美国普林斯顿大学，化学学院，副教授 1987年—1990年，美国普林斯顿大学，化学学院，助理教授

研究领域

纳米能源新材料 纳电子学与计算 纳电子生物界面

主要论文及著作

Charles M. Lieber教授，国际著名的纳米科学家、美国国家科学院院士、美国艺术科学院院士。2000年到2010年间被Thomson Reuters评选为化学领域全球

武汉理工大学材料科学与工程学院导师Charles M. Lieber

导师简介

姓名：Charles M. Lieber 出生日期：1959年4月 学位：博士 职称：教授

工作院系：美国哈佛大学化学与化生学院；武汉理工大学-哈佛大学纳米联合重点实验室

教育经历

1985年—1987年，美国加州理工大学，博士后 1981年—1985年，美国斯坦福大学，博士

1978年—1981年，美国富兰克林马歇尔学院，学士

工作经历

2009年—至今，武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室名誉主任，武汉理工大学-哈佛大学纳米联合重点实验室主任

1999年—至今，美国哈佛大学，化学与生物学院，Mark Hyman Jr.教授 1991年—1999年，美国哈佛大学，化学与生物学院，教授 1990年—1991年，美国普林斯顿大学，化学学院，副教授 1987年—1990年，美国普林斯顿大学，化学学院，助理教授

研究领域

纳米能源新材料 纳电子学与计算 纳电子生物界面

主要论文及著作

Charles M. Lieber教授，国际著名的纳米科学家、美国国家科学院院士、美国艺术科学院院士。2000年到2010年间被Thomson Reuters评选为化学领域全球

第一章 绪论

1、 仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？ 2、 为什么金属具有良好的导电性和导热性？ 3、 为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？

4、 铝原子的质量是多少？若铝的密度为2.7g/cm3，计算1mm3中有多少原子？

5、 为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理由。

6、 描述不同材料常用的加工方法。 7、 叙述金属材料的类型及其分类依据。

8、 试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：

黄铜 钢筋混凝土 橡胶 氯化钠 铅-锡焊料 沥青 环氧树脂 镁合金 碳化硅 混凝土 石墨 玻璃钢

9、 Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？

第二章 晶体结构

1、解释下列概念

晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.

2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，

武汉理工大学

武汉理工大学2010年研究生入学考试试题

课程名称 材料科学基础

一、基本概念（30分）

空间利用率和空隙填充率；位错滑移和位错爬移；玻璃网络形成体和玻璃网络外体；穿晶断裂和蠕变断裂；应力腐蚀和晶间腐蚀；初次在结晶和二次在结晶；均态核化和非均态核化；矿化剂。

二、作图题（10分）

1. 在面心立方晶胞中标示出质点以ABCABC。。。规律重复的堆积方式。（5分） 2.画出面心立方晶胞中质点在（111）晶面上的投影图。（5分）

三、绿宝石Be3Al2[Si6O18]上半个晶胞在（0001）面上的投影图如图1所示，整个晶胞的结构按照标高50处的镜面经反映即可得到。根据图1回答下列问题：（20分） 1.绿宝石的硅氧比为多少？硅氧四面体组成的是什么结构？（4分）

2.Be和Al分别与周边什么标高的几个氧配位？构成的配位多面体是什么？它们之间又是如何连接的？（8分）

3.用Pauling的连接规则说明标高65的氧电价是否平衡？（4分）

4.根据结构说明绿宝石热膨胀系数不高、当半径小的Na+存在时，在直流电场下具有显著离子电导的原因。（4分）

图1 绿宝石晶胞

四、A-B-C三元系统相图如图1所示。根据相图回答下列问题：（25分）

第一章 绪论

1、 仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？ 2、 为什么金属具有良好的导电性和导热性？ 3、 为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？

4、 铝原子的质量是多少？若铝的密度为2.7g/cm3，计算1mm3中有多少原子？

5、 为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理由。

6、 描述不同材料常用的加工方法。 7、 叙述金属材料的类型及其分类依据。

8、 试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：

黄铜 钢筋混凝土 橡胶 氯化钠 铅-锡焊料 沥青 环氧树脂 镁合金 碳化硅 混凝土 石墨 玻璃钢

9、 Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？

第二章 晶体结构

1、解释下列概念

晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.

2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，

武汉理工大学

武汉理工大学2010年研究生入学考试试题

课程名称 材料科学基础

一、基本概念（30分）

空间利用率和空隙填充率；位错滑移和位错爬移；玻璃网络形成体和玻璃网络外体；穿晶断裂和蠕变断裂；应力腐蚀和晶间腐蚀；初次在结晶和二次在结晶；均态核化和非均态核化；矿化剂。

二、作图题（10分）

1. 在面心立方晶胞中标示出质点以ABCABC。。。规律重复的堆积方式。（5分） 2.画出面心立方晶胞中质点在（111）晶面上的投影图。（5分）

三、绿宝石Be3Al2[Si6O18]上半个晶胞在（0001）面上的投影图如图1所示，整个晶胞的结构按照标高50处的镜面经反映即可得到。根据图1回答下列问题：（20分） 1.绿宝石的硅氧比为多少？硅氧四面体组成的是什么结构？（4分）

2.Be和Al分别与周边什么标高的几个氧配位？构成的配位多面体是什么？它们之间又是如何连接的？（8分）

3.用Pauling的连接规则说明标高65的氧电价是否平衡？（4分）

4.根据结构说明绿宝石热膨胀系数不高、当半径小的Na+存在时，在直流电场下具有显著离子电导的原因。（4分）

图1 绿宝石晶胞

四、A-B-C三元系统相图如图1所示。根据相图回答下列问题：（25分）