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《材料科學基礎》參考書目和考試大綱
參考教材: 胡庚祥等 《材料科學基礎》, 上海交通大學出版社 2010(第三版) .
一、基本要求
要求考生掌握金屬材料的結構、組織、性能方面的基本概念、基本原理；理解金
屬材料的結 構、組織、性能之間的相互關系和基本變化規律。
主要內容：
（一）原子結構與鍵合
掌握波爾理論和波動力學理論對原子核外電子的運動軌道的描述。掌握離子鍵、
共價鍵、金屬鍵、分子鍵和氫鍵的結構差異。了解結合鍵與電子分布的關系和鍵
合作用力的來源。
（二）固體材料的結構
理解晶體與非晶體、晶體結構與空間點陣的差異；掌握晶面指數和晶向指數
的標注方法和畫法；掌握立方晶系晶面與晶向平行或垂直的判斷；掌握立方晶系
晶面族和晶向族的展開；掌握面心立方、體心立方、密排六方晶胞中原子數、配
位數、緊密系數的計算方法；掌握面心立方和密排六方的堆垛方式的描述及其它
們之間的差異。掌握影響相結構的因素。了解不同固溶體的結構差異。
重點：晶體中原子結構的空間概念及其解析描述(晶面和晶向指數)。一些重要類
型固體材料的結構特點及其與性能的關系。
（三）晶體中的缺陷
掌握缺陷的類型；掌握點缺陷存在的必然性；掌握點缺陷對晶體性能的影響及其
應用。理解位錯的幾何結構特點；掌握柏矢量的求法；掌握用位錯的應變能進行
位錯運動趨勢分析的方法。掌握位錯與溶質原子的交互作用，掌握位錯與位錯的
交互作用。掌握位錯的運動形式。 掌握位錯反應的判斷；了解弗蘭克不全位錯
和肖克萊不全位錯的形成。
重點：位錯的基本概念和基本性質。
（四）固態中原子及分子的運動
理解固體中的擴散現象及其與原子運動的關系，掌握擴散第一定律和第二定律適
用的場合及其對相應的擴散過程進行分析的方法。掌握幾種重要的擴散機制適用
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的對象，了解柯肯達爾效應的意義。掌握溫度和晶體結構對擴散的影響。
重點：擴散的基本知識及其在材料科學中的應用
（五）材料的變形和再結晶
掌握金屬的應力應變曲線、屈服強度（屈服應力）、抗拉強度（抗拉應力）的概
念和計算； 掌握彈性變形的概念、虎克定律的應用和計算；掌握金屬塑性變形、
滑移、位錯運動之間的關系；掌握滑移系、分切應力、臨界分切應力的概念和計
算；掌握形變強化、細晶強化、第二相強化、固溶強化的概念、分析、應用；掌
握金屬經過冷變形后組織結構和力學性能的變化。
重點：金屬塑性變形的基本原理、基本過程，及其對組織結構和性能的影響。
回復與再結晶 掌握回復、再結晶、晶粒長大的概念和應用；掌握再結晶溫度的
概念，及其影響因素；掌握 冷變形金屬經過加熱、保溫后組織結構和力學性能
的變化。
重點：回復、再結晶、晶粒長大的基本概念，及其組織結構和性能的變化規律。
（六）金屬的凝固 了解液體結構的描述及其與固體結構的差異；掌握凝固的基
本過程和基本條件；了解均勻形核過程的熱力學分析，掌握臨界晶核半徑概念、
臨界形核功概念；掌握影響凝固過程的因素的分析，及其對凝固后固體形貌和晶
粒大小的影響；掌握固溶體在不平衡結晶過程中溶質原子在液相和固相中的分布
的定量和定性的描述；了解成分過冷的概念及其對晶粒形貌的影響。
重點：金屬凝固過程中形核和長大的基本規律。
（七）相圖
掌握相律的描述和計算，及其對相平衡的解釋；掌握二元合金中勻晶、共晶、包
晶、共析、二次相析出等轉變的圖形、反應式；掌握二元典型合金的平衡結晶過
程分析、冷卻曲線；掌握二元合金中勻晶、共晶、共析、二次相析出的平衡相和
平衡組織名稱、相對量的計算；掌握鐵－滲碳體相圖及其典型合金的平衡冷卻曲
線分析、反應式、平衡相計算、平衡組織計算、組織示意圖繪制；掌握簡單三元
合金的相平衡分析、冷卻曲線分析、截面圖分析；定性的掌握單相固溶體自由能
的求解方法，掌握單相固溶體自由能表達式，掌握固溶體的自由能－成分曲線形
式，掌握混合相自由能表達式，了解相平衡條件表達式，掌握相平衡的公切線法
則。
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重點：基本相圖的分析和應用。
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