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研究生入學考試《材料科學導論》考試大綱
一、考查目標
本課程主要考察學生掌握材料的成分、組織結構與材料性能之間的相互關
系，包括材料的微觀結構、晶體缺陷、原子及分子的運動、材料的形變和再結晶、
相平衡及相圖、材料的亞穩態等領域基本概念、基本原理及基本方法的情況。要
求考生具備相應的固體物理基礎知識，具有一定的運用材料科學基礎知識分析和
解決實際問題的能力。
二、知識點解析
1. 原子結構與鍵合
金屬鍵理論及其應用；離子鍵理論及其應用；共價鍵理論及其應用。
2．固體結構
晶體學基礎（晶體、晶體結構、空間點陣、陣點、晶胞、晶向晶面指數、晶
帶定律和晶面間距計算公式等）；極射投影原理和倒易點陣；三種典型的金屬晶
體結構（點陣常數、晶胞原子數、配位數、致密度和間隙）；合金相結構及其影
響因素（固溶體和中間相的性質及其影響因素）；晶態和非晶態的特點（玻璃和
玻璃化轉變溫度）。
３．晶體缺陷
點缺陷的分類和平衡濃度對點缺陷形成的影響；過飽和點缺陷及其應用；位
錯的基本類型和特征（刃位錯、螺位錯和混合位錯）；柏氏矢量，位錯的運動（滑
移、攀移和交割）、位錯的彈性性質（位錯的應力場、應變能、線張力和位錯間
的交互作用力）；位錯的形成和增殖；實際晶體結構中的位錯（單位位錯、全位
錯、不全位錯和部分位錯，堆垛層錯，位錯反應的概念及條件，擴展位錯，束集）；
晶界（小角度晶界結構的分類、大角度晶界的結構、晶界能和晶界特性）；孿晶
概念及孿晶界的分類；相界概念及相界的分類。
４．固體中原子及分子的運動
菲克第一定律的含義和各參數的量綱；菲克第二定律方程解的應用（一些較
簡單的擴散問題）；柯肯達爾效應的起因，以及標記面漂移方向與擴散偶中兩組
元擴散系數大小的關系；擴散驅動力和熱力學因子判斷條件（上坡擴散和下坡擴
散）；影響擴散的主要因素；計算和求解擴散系數及擴散激活能；反應擴散的概
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念。
5．材料的形變和再結晶
彈性形變的本質和特征；彈性的不完整性和粘彈性；塑性變形和彈性變形的
各種特點；比較塑性變形的兩種基本形式：滑移與孿生的異同點；多晶體塑性變
形機制；Hall-Petch 公式及其應用（細晶強化）；幾種強化的概念及機制（彌散強
化、沉淀強化、加工硬化和細晶強化）；屈服現象與應變時效的概念及機制；形
變織構與殘余應力；回復和再結晶（機制、動力學、影響因素和區別）；一次與
二次再結晶，以及靜態與動態再結晶的區別。
6．單組元相圖和純晶體的凝固
吉布斯相律的應用；晶體的凝固（液態結構的特征和凝固的熱力學條件）；
均勻形核和非均勻形核的臨界晶核半徑和形核功的推導；晶體的生長方式及其對
生長方式的影響；合金相結構及其影響因素（固溶體和中間相的性質及其影響因
素）；液-固界面結構和液-固界面前沿液體的溫度分布對晶體的影響；凝固理論
的應用（細晶獲得的途徑和單晶制備的方法）。
7．單組元相圖和純晶體的凝固
多相平衡成分確定的公切線方法；兩相混合物的自由能的確定及杠桿法則的
應用；自由能-成分曲線與相圖之間的轉化；二元相圖的幾何規律；固溶體的平
衡凝固與非平衡凝固；共晶合金的平衡凝固與組織組成體、組成相的相對計算；
共晶合金的非平衡凝固的組織類型（偽共晶和離異共晶）；包晶合金的平衡凝固
與組織組成體、組成相的相對計算；調幅分解的判據與特點；二元相圖恒溫轉變
的類型；根據相圖判斷合金的使用性能和工藝性能；鐵碳相圖的組織及其性能；
固溶體的凝固理論；合金鑄錠（件）的組織與缺陷。
8．三元相圖
等邊和等腰成分三角形表示成分的特點；直線法則、杠桿定律和重心定律的
含義及應用；根據液、固相線投影來判斷合金凝固溫度范圍的方法；根據固態完
全不溶的三元共晶投影圖，分析合金凝固過程和計算組織組成體相對含量的方
法；相接觸法則；根據液相面交線的投影判斷三元系中四相平衡反應的類型。
三、教材選擇
《材料科學基礎》，胡賡祥、蔡珣、戎詠華編著，上海交通大學出版社，2006
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年 7 月第 2 版；
《材料科學基礎輔導與習題》，蔡珣、戎詠華編著，上海交通大學出版社，
2003 年 8 月第 1 版。
考試分值為 100 分，考試時間為 120 分鐘。
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