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碩士生入學考試《材料科學基礎》考試大綱
課程名稱：材料科學基礎
Ⅰ、考試總體要求
掌握金屬材料、無機非金屬材料以及高分子材料的共性基礎理論，研究材料
的結構、缺陷、相圖、凝固與擴散等共性理論及規律，包括材料的原子結構，材
料的晶體結構與缺陷，金屬材料、無機非金屬材料以及高分子材料的結構特點，
典型相圖的特征及分析，材料的組織結構，凝固的基本理論等，要求學生掌握比
較全面系統的材料科學基礎理論及知識，具備材料結構分析的基本能力。
Ⅱ、考試方式
1、考試方法：筆試，閉卷，滿分 150 分。
2、考試時間：180 分鐘。
Ⅲ、試卷結構
1、題型及分數比例
選擇題 10-20% 填空題 15-20% 分析簡答題 30-40% 計算題 10-20%
2、試題難易及分數比例
較易 40% 中等難度 50% 較難 10%
Ⅳ、主要參考書
1、材料科學基礎. 付華，張光磊主編，北京大學出版社，2016.10。
2、材料科學基礎. 徐恒鈞主編，北京工業大學出版社，2002
3、材料科學基礎. 陶杰、姚正軍等編，化學工業出版社，2006。
Ⅴ、考試的內容及比例
考試的主要內容包括材料的原子結構，材料的晶體結構與缺陷，金屬材料、
無機非金屬材料以及高分子材料的結構特點，典型相圖的特征及分析等有關內
容。具體的考試內容有：
1 材料的原子結構（5～ 10％）：
（1）材料科學主要研究的核心問題。
（2）材料的結構的三個水平。
（3）根據不同標準，材料是如何分類的？
（4）金屬材料、陶瓷材料（無機非金屬材料）、高分子聚合物材料各以什么結
合鍵為主？
2、晶體學基礎（20 ～ 30％）：
（1）晶體與非晶體、晶格與晶胞等基本概念。晶體與非晶體的最根本區別？
（2）晶向指數與晶面指數表示方法，理解晶體投影的表示方法。表征晶體
中晶向和晶面的方法？
（3）理解晶體的宏觀對稱性，對稱要素和對稱操作。晶族，晶系，布拉菲
Bravais 點陣，點群和空間群的基本概念和數目。
3. 材料的結構（20 ～ 30％）
（1）金屬材料典型結構（bcc、fcc、hcp）類型及性能特點。fcc、bcc、hcp
晶體的結構特征分析，包括最密排方向，最密排面，配位數，致密度，密度
計算等。
（2）掌握常見無機化合物的晶體結構，CsCl 型，NaCl 型結構，CaF2 型和
MgO 型晶體結構特征。
（3）掌握硅酸鹽晶體的結構特點和類型。硅酸鹽晶體結構中的基本結構單
元是什么？根據硅酸鹽晶體的絡陰離子特征判斷晶體結構類型
（4）掌握高分子材料的組成和結構特征，掌握高分子的聚集態結構特點，
初步理解高分子材料的性能與結構的關系。
4、晶體結構缺陷（20～ 25％）：
（1）按幾何組態，晶體中的缺陷分類。
（2）點缺陷、線缺陷、面缺陷各包括哪些？位錯的類型有哪些？
（3）空位、刃型位錯和螺型位錯、柏氏矢量、滑移與攀移等基本概念。
（4）點缺陷的類型及形成，點缺陷對性能的影響。
（5）立方晶系中刃型位錯和螺型位錯原子模型及其對應的柏氏矢量。描述
位錯性質及特征的是什么？如何根據位錯線與柏氏矢量的關系判斷位錯
的性質？柏氏矢量實際上反應了位錯線周圍區域的什么變化？
（6）位錯的基本運動方式有什么？位錯滑移一般沿著晶體的什么面和什么
方向進行？
（7）理解位錯的應力場與彈性能，位錯與位錯間的交互作用，位錯與點缺
陷間的交互作用，位錯增殖、塞積和交割等。
（8）位錯反應的幾何條件和能量條件。全位錯、不全位錯、Shockley 不全
位錯和 Franker 不全位錯的概念。
（9）綜合分析刃位錯和螺位錯的異同點。
（10）表面能來源于什么？大、小角度晶界的晶界結構模型，晶界的特性。
共格、半共格和非共格相界面特征。晶界遷移的驅動力是什么？
（11）界面能對顯微組織形貌的影響。在晶粒內部形成第二相時，若第二相
和基體之間的界面能大，則其一般為什么形狀，若要減少彈性應變能，
一般會長成什么形狀？
5、相圖（30 ～ 40％）：
（1）合金、組元、相、組織、組織組成物、相律、杠桿定律的基本概念。
在二元系合金相圖中，杠桿法則只能用于什么相區？
（2）二元相圖的特點及分析方法，分析相變過程及相與組織組成物的計算。
平衡凝固是指什么？
（3）Fe-Fe3C 平衡相圖，分析相和組織轉變過程，計算平衡轉變時相組成和
組織組成物的相對含量，繪制室溫組織示意圖。理解相與組織的區別和聯系。
（4）三元系的成分表示方法，三相平衡區和四相平衡區空間結構特點和截
面圖中的形狀及應用。固態互不溶的三元共晶相圖的投影圖結晶過程和相與組織
分析及杠桿定律的應用。
6、擴散（3 ～ 5％）：
（1）擴散與擴散系數的基本概念。擴散的機理有哪些？
（2）菲克第一和第二定律的適用條件。
（3）柯肯達爾效應的基本概念。影響擴散系數的因素。
（4）上坡擴散與反應擴散的概念。
7、材料的凝固（5 ～ 8％）：
（1）凝固過程包括什么？凝固的驅動力是什么？凝固的阻力是什么？凝固
形核的方式有哪些？
（2）什么是過冷現象？什么是成分過冷？成分過冷對晶體生長形貌的影
響？
（3）固溶體結晶的形核條件有哪些？固溶體結晶與純金屬結晶的差異有哪
些？
（4）晶體生長形態（平面/樹枝晶）和其成分（純物質/合金）和溫度梯度（正
/負）的關系？
（5）共晶轉變特點及共晶組織形貌有哪些？
（6）分析平衡結晶和非平衡結晶的不同。固溶體不平衡凝固時，什么條件
下凝固后溶質分布愈不均勻，宏觀偏析愈嚴重？
（7）鑄錠三晶區有哪些？
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