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《材料科學與工程基礎》考試大綱
適用專業名稱：材料物理與化學
科目代碼
及名稱
考試大綱
831 材料科
學與工程基
礎
一、 考試目的與要求
測試考生對材料科學與工程基本概念、基本理論的掌握程度以及應用基本理論分
析材料問題的能力，要求考生系統地掌握材料科學與工程的基本概念、基礎理論，系
統地理解材料的成分、組織結構與性能內在聯系，初步具備綜合運用所學知識分析和
解決工程中實際問題的能力。
考生分析問題要求文字語言通順，層次清楚；回答問題要求要點明確，理由充分；
畫圖要求清晰明了；計算題要有明確原理，準確的結果，合理的計量單位。
二、 試卷結構（滿分 150 分）
內容比例：
物質結構基礎 約 75 分
材料組成與結構 約 50 分
材料的力學性能 約 25 分
題型比例：
1．概念題 約40分
2．簡答題 約40分
3．計算題 約20分
4．綜合分析題 約 50 分
注：概念題包括名詞與術語解釋、選擇、填空題等，題型不定。
三、考試內容與要求
（一）物質結構基礎
考試內容 材料結構的基礎知識，固體材料的晶體結構，固體材料的缺陷，固體
材料的原子擴散，材料熱力學及其相圖。
考試要求
1. 了解能量最低原理、泡利不相容原理等基本原理，理解原子結構主量子數、角量
子數、磁量子數和自旋量子數、原子量、原子價和電負性等基本概念；能運用相
關理論熟練寫出原子核外電子排布式。
2. 理解雜化軌道和分子軌道理論的基本要點，能夠應用雜化軌道理論判斷共價分子
的空間幾何構型；能夠應用分子軌道理論寫出第二周期同核雙原子分子鍵級和價
鍵結構式。
3. 理解各種化學鍵和物理鍵及結合鍵的本質，了解各結合鍵對性能的影響。
4. 了解晶態和非晶態固體材料的基本概念及對材料性能的影響。
5. 了解顯微組織基本概念和對材料性能的影響。
6. 理解晶體與非晶體、晶體結構、空間點陣、晶格、晶胞、晶格常數、布拉菲點陣、
晶面間距、間隙固溶體和置換固溶體等基本概念。
7. 熟練掌握晶向指數與晶面指數表示方法以及指數與圖形的對應關系。
8. 掌握常見的晶體結構（bcc、fcc、hcp）及其幾何特征、配位數、致密度、間隙、
密排面與密排方向。
9. 了解點缺陷的肖脫基空位、弗蘭克爾空位、間隙原子和置換原子，掌握點缺陷
對材料性能的影響。
10. 掌握位錯理論及其重要性，理解刃型位錯、螺型位錯、位錯線和滑移線的基本
概念，熟練運用柏格斯回路。
11. 理解面缺陷中晶界、亞晶界、孿晶界、堆垛層錯和相界等基本概念。
12. 了解擴散概念和柯肯達爾效應，會應用菲克第一定律、菲克第二定律解決實際問
題。
13. 理解擴散的微觀機理，了解擴散系數、擴散激活能和擴散的驅動力和反應擴散等
基本概念；掌握影響擴散的因素。
14. 了解相圖的熱力學基礎。
15. 理解相、組元和相律、共晶、包晶和共析等基本概念；掌握杠桿定律和二元相圖
的基本類型。
（二）材料組成與結構
考試內容 金屬材料組成與結構，陶瓷材料的組成與結構。
考試要求
1. 理解金屬合金晶體結構的相、中間相、固溶體、金屬化合物、電子化合物與正常
價化合物、間隙相與間隙化合物等基本概念。
2. 熟練掌握金屬材料的理論密度的計算方法。
3. 掌握鋼鐵材料基本概念和分類。
4. 深刻理解鐵-碳合金相圖中各點、線、面的意義，熟練掌握典型鐵碳合金的平衡結
晶過程及組織；熟練掌握含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響；熟練應用杠
桿定律計算工程中實際問題。
5. 理解冷變形金屬的再結晶，掌握影響再結晶以及再結晶后晶粒大小的因素。
6. 理解陶瓷材料中的簡單晶體結構，掌握硅酸鹽結構及特點。
7. 理解陶瓷材料的晶體結構和與性能的關系。
（三）材料的力學性能
考試內容 材料基本力學性能，材料變形行為，材料斷裂行為。
考試要求
1.掌握靜載拉伸試驗方法與拉伸性能指標的含義及測定，熟悉典型材料拉伸變形斷
裂行為與應力－應變曲線。
2.掌握布氏、洛氏、維氏硬度試驗原理、特點及應用范圍。
3.掌握彈性變形行為及其本質，熟悉材料的彈性常數及其工程意義。
4.熟悉材料塑性變形行為及其微觀機制。
5.了解材料的理論與實際屈服強度、微觀與宏觀屈服應力及宏觀屈服判據；了解材
料強化的基本途徑與常用方法。
6.了解材料常見斷裂形式及其分類方法；熟悉金屬延性斷裂行為及微觀機制；熟悉
解理和沿晶斷裂行為及微觀機制。
7.了解斷裂的宏觀強度理論，了解材料的理論斷裂強度，掌握 Griffith 強度理論及應
用。
8.了解線彈性斷裂力學的基本概念與基本原理；了解裂紋體的斷裂過程與斷裂韌性的
測定及其影響因素。
參考書目：
《材料科學與工程基礎》，顧宜、 趙長生，化學工業出版社，2011 年；
《金屬材料結構與性能》，毛衛民、朱景川，清華大學出版社，2008 年。
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