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804 金屬學與電化學基礎考試大綱
一、考試的基本要求
金屬學部分：要求學生比較系統地理解和掌握金屬學的基本概念和基本理
論，掌握金屬的成分、組織、結構與性能之間的關系。掌握純金屬和合金相的晶
體結構；掌握純金屬的結晶過程及理論，了解鑄錠的組織控制和缺陷；掌握二元
合金相圖和三元合金相圖；掌握位錯基本理論及其應用；掌握金屬中擴散的基本
理論。
電化學基礎部分：要求學生系統地理解電化學熱力學基本概念，掌握動力學
的推導和應用，掌握水溶液電化學的基本概念和基本規律，能正確熟練地進行電
化學計算，掌握有關電勢階躍法，電勢掃描法，強制對流法和交流阻抗法的基本
原理的簡單應用，培養學生實事求是的作風和科學思維等，能綜合運用所學的知
識分析問題和解決問題。
二、考試方式、科目比例和考試時間
閉卷考試；總分 150 分，其中金屬學 75 分，電化學基礎 75 分；考試時間為
3 小時。
三、參考書目
金屬學：《材料科學基礎》，陳立佳編著，冶金工業出版社，2007
電化學基礎：[美]阿倫.J.巴德，拉里.R.?？思{著，邵元華, 朱果逸等譯, 電
化學方法原理和應用(第二版)，化學工業出版社，2005
四、試題類型：
主要包括填空題、名詞解析、簡答題、計算題等類型，并根據每年的考試要
求做相應調整。
五、考試內容及要求
金屬學部分：
（一）金屬的晶體結構
掌握：掌握晶胞、布拉菲點陣、晶系和密勒指數；掌握純金屬三種典型的晶
體結構及其基本的晶體學參數；掌握原子半徑與晶胞棱長的關系、晶胞內原子數、
致密度、配位數；掌握固溶體和中間相的分類、結構和性質。
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熟悉：熟悉金屬的晶體性；熟悉晶體點陣與空間點陣；熟悉三種典型的純金
屬晶體結構所對應的間隙類型、數目、大小和特征。
（二）純金屬的結晶
掌握：掌握結晶的熱力學條件，結構條件和能量條件；掌握均勻形核，非均
勻形核，形核率；掌握晶粒大小的控制，鑄錠的組織和缺陷。
熟悉：熟悉熱分析法，結晶現象；熟悉晶體長大動力學，液固界面。
（三）相圖
掌握：掌握幾種典型的二元合金相圖；掌握杠桿定律，利用相圖進行結晶過
程分析、組織分析和計算；掌握鐵碳合金的結晶過程、平衡組織和計算；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；熟悉相圖的建立；熟悉非平衡凝
固；熟悉三元相圖的水平截面和垂直截面。熟悉碳鋼的牌號與雜質的影響。
（四）金屬晶體中的缺陷
掌握：掌握刃位錯與螺位錯的結構；掌握柏氏矢量的概念；掌握位錯基本運
動方式；掌握加工硬化、固溶強化、應變時效、屈服現象及其機理；掌握彌散強
化的位錯強化機理。
熟悉：熟悉晶體中的缺陷分類；熟悉點缺陷的平衡濃度。
（五）金屬及合金中的擴散
掌握：掌握擴散第一，擴散第二定律及其應用。
熟悉：熟悉擴散的微觀機制；熟悉擴散的影響因素。
電化學基礎部分：
（一）電化學熱力學
掌握：掌握雙電層的概念及形成原因、類型，準確理解原電池、電解池的基
本概念，掌握 Gibbs 自由能和電動勢之間的換算，液接界電勢的計算，遷移數的
測量和計算，熟悉一些選擇性電極的工作原理。
熟悉：化學可逆性、熱力學可逆性和實際可逆性的區別；自由能和電動勢
emf 的定義及其特點；半反應和還原電勢；形式電勢的定義及其特點；界面電勢
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差和液接界電勢；雙電層概念：電極/溶液界面的基本結構，Stern 雙電層模型及
其數學表達式，緊密層結構。
（二）電化學動力學
掌握：掌握電極電位對電子轉移步驟反應速度的影響的實質，理解電子轉移
步驟的基本動力學參數的物理意義，穩態極化的 Butler-Volmer 及其近似處理，
Tafel 公式的應用，熟悉電化學極化規律。
熟悉：電極反應的本質，電極動力學的 Butler-Volmer 模型，單步驟單電子過
程，多步驟多電子過程，Butler-Volmer 模型在單步驟單電子和多電子過程中的應
用：交換電流；電流-過電勢公式及其近似處理；物質傳遞的影響；Tafel 圖。
（三）遷移和擴散引起的物質傳遞
掌握：了解液相傳質的方式、動力，理想穩態擴散過程、真實條件下的穩態
擴散過程和旋轉圓盤電極的工作原理，了解非穩態擴散過程的特點。
熟悉：液相傳質三種方式（擴散、對流、電遷移）的定義及其它們間的異同
點；在活性電極附近的混合遷移和擴散；穩態擴散過程中電化學問題的邊界條件
和擴散方程的解；旋轉圓盤電極；非穩態擴散過程：平面電極上的非穩態擴散，
球面電極上的非穩態擴散。
（四）電化學常用實驗方法的基礎知識和相關應用
掌握：電勢階躍法，電勢掃描法，強制對流法和交流阻抗法的基本原理。
熟悉：電勢階躍法，電勢掃描法，強制對流法和交流阻抗法的簡單應用。
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