2021陜西師范大學材料科學基礎研究生考試大綱 正文

陜西師范大學碩士研究生招生考試
“？？-材料科學基礎”考試大綱
本《材料科學基礎》考試大綱適用于陜西師范大學材料科學與工程學科各專業(yè)碩士研究生招生考試。材料科學基礎是材料學本科學生最基礎課程之一，也是大多數(shù)材料學專業(yè)學生的專業(yè)必修課。它的主要內(nèi)容包括材料的成分、結(jié)構與性能之間關系及其變化規(guī)律，材料的結(jié)構和缺陷，材料熱力學和相平衡，材料擴散和相變、材料燒結(jié)及熱處理等。要求考生掌握材料科學與工程的基本理論，初步掌握、解決材料科學與工程實際問題的思路和方法。
一、考試的基本要求
要求考生比較系統(tǒng)地理解材料的微觀結(jié)構、成分、制備工藝及性能之間的關系，掌握材料科學的基本理論、基本概念和基本技能，學會如何分析、解決工程實際問題，建立基本的材料科學與工程思維方式，并初步具備材料研究、測試和加工的能力。同時要求考生具有抽象的空間思維能力和綜合運用所學的知識分析問題和解決問題的能力。
二、考試方法和考試時間
材料科學基礎考試采用閉卷筆試形式，試卷滿分為150分，考試時間為180分鐘。
三、考試內(nèi)容
（一）原子的結(jié)構與鍵合
1、原子結(jié)構與鍵合
（1）原子和電子的結(jié)構特征（四個量子數(shù)）
（2）原子間的鍵合（金屬鍵、離子鍵、共價鍵、分子鍵、氫鍵）
（二）固體結(jié)構
1、晶體學基礎
（1）空間點陣和晶胞
（2）晶面指數(shù)和晶向指數(shù)
（3）晶體的對稱性
（4）極射赤面投影及倒易點陣
2、金屬的晶體結(jié)構
（1）三種典型的金屬晶體結(jié)構
（2）晶體的原子堆垛和間隙
3、合金的相結(jié)構
（1）固溶體（定義、分類、均勻性、性質(zhì)）
（2）中間相（四種類型的化合物及其性質(zhì)和應用）
4、離子晶體和共價晶體的結(jié)構
（1）離子晶體的結(jié)構規(guī)則（正、負離子配位規(guī)則、多面體共用規(guī)則）
（2）典型的離子晶體結(jié)構（AB型、AB₂型、A₂B₃型、ABO₃型、AB₂O₄型、硅酸鹽型）
（3）共價晶體結(jié)構
5、準晶、液晶和非晶態(tài)結(jié)構
（1）準晶態(tài)結(jié)構（5重對稱性）
（2）液晶態(tài)結(jié)構
（3）非晶態(tài)結(jié)構
（三）晶體缺陷
1、點缺陷
（1）點缺陷的形成
（2）點缺陷的平衡濃度
（3）點缺陷的運動
2、位錯
（1）位錯的基本類型和特征（刃型、螺型、混合型）
（2）柏氏矢量（概念、性質(zhì)、表示方法）
（3）位錯的運動（滑移、攀移、交割）
（4）位錯的彈性性質(zhì)（應力場、應變能、線張力、作用在位錯上的力、位錯間交互作用力）
（5）位錯的生成和增殖（位錯密度、位錯的生成、位錯的增殖）
（6）實際晶體中的位錯（柏氏矢量、層錯、不全位錯、位錯反應、各晶體結(jié)構中的位錯）
3、表面與界面
（1）表面（表面能）
（2）晶界和亞晶界（小角、大角晶界、晶界能、晶界特性）
（3）相界（共格、半共格、非共格）
（四）固體中原子及分子的運動
1、擴散的表象理論
（1）菲克第一定律
（2）菲克第二定律
（3）擴散方程的解
（4）置換型固溶體中的擴散（Kirkendall效應）
（5）擴散系數(shù)D與濃度相關時的求解
2、擴散的熱力學分析
3、擴散的原子理論
（1）擴散的微觀機制
（2）原子跳躍和擴散系數(shù)
4、擴散激活能
5、影響擴散的因素
6、反應擴散
（五）材料的形變和再結(jié)晶
1、材料應力應變曲線、彈性和黏彈性
（1）材料的應力應變曲線（彈性極限、屈服極限、胡克定律）
（2）彈性變形的本質(zhì)
（3）彈性變形的特征和彈性模量
（4）彈性的不完整性（包申格效應、彈性后效、彈性滯后）
（5）黏彈性
2、晶體的塑性變形
（1）單晶體的塑性變形（滑移、孿生、扭折）
（2）多晶體的塑性變形（晶粒取向、晶界的影響）
（3）合金的塑性變形（固溶體、多相合金）
（4）塑性變形對材料組織與性能的影響（形變織構、殘余應力、點陣畸變、加工硬化）
3、回復與再結(jié)晶
（1）冷變形金屬在加熱時組織和性能的變化
（2）回復（動力學、機制）
（3）再結(jié)晶（形核和長大、動力學、影響因素）
（4）晶粒長大（正常長大、異常長大）
（5）再結(jié)晶退火組織（再結(jié)晶退火后的晶粒大小、再結(jié)晶織構、退火孿晶）
4、熱變形與動態(tài)再結(jié)晶
（1）動態(tài)回復與動態(tài)再結(jié)晶（機制、組織結(jié)構變化）
（2）熱加工對組織和性能的影響
（3）高溫蠕變
（4）超塑性
（六）單組元相圖和純金屬的凝固
1、單元系相變的熱力學和相平衡
（1）相平衡條件和相律
（2）單元系相圖
2、純金屬的凝固
（1）純金屬凝固的基本條件（熱力學、結(jié)構、能量）
（2）形核（均勻形核、非均勻形核）
（3）晶體的長大（晶體長大的條件、固液界面結(jié)構、晶體長大機制和速率）
（4）結(jié)晶動力學和凝固組織
（5）凝固理論的應用實例
（七）二元相圖
1、二元相圖的表示、測定方法和幾何特征
（1）相圖的表示與測定方法
（2）二元相圖熱力學的基本要點（自由能-成分曲線、多相平衡公切線、杠桿定律、二元相圖的幾何特征）
2、二元相圖的分析
（1）二元勻晶相圖（固溶體平衡及非平衡凝固、杠桿定律計算）
（2）二元共晶相圖（平衡及非平衡凝固、組織形態(tài)、杠桿定律計算）
（3）二元包晶相圖（平衡及非平衡凝固、杠桿定律計算）
（4）其它類型的二元相圖（具有化合物、偏晶、合晶、溶晶、固態(tài)相變）
（5）復雜二元相圖的分析方法（分解型、合成型）
（6）Fe-Fe₃C相圖（相圖分析、典型合金的冷卻曲線及組織形態(tài)）
四、掌握重點
（一） 原子間鍵合的種類及特點
（二） 晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標定
（三） 晶體結(jié)構中原子間隙的計算
（四） 晶體缺陷的種類、運動方式及特點
（五） 菲克第一定律和第二定律的表達式及適用條件
（六） 單晶體滑移、孿生變形的主要特點，熟練掌握滑移的微觀機理
（七） 冷變形金屬在加熱時發(fā)生回復、再結(jié)晶和晶粒長大時的條件、動力學特點、微觀機理和影響因素
（八） 金屬結(jié)晶形核和長大的基本原理及其應用
（九） 典型二元相圖的分析方法及其應用
 
五、主要參考書目
[1] 胡庚祥等編著，《材料科學基礎（第三版）》，上海交通大學出版社，2010。
[2] 劉智恩主編《材料科學基礎（第4版）》，西北工業(yè)大學出版社，2013。
[3] 潘金生等編著，《材料科學基礎（修訂版）》，清華大學出版社，2011。
 
 
 
編制單位：陜西師范大學
編制日期：2018年9月7日
 

陜西師范大學

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