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2018 年碩士研究生入學考試大綱
考試科目名稱：材料科學概論 考試時間：180 分鐘，滿分：150 分
一、考試要求：
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、考試內容：
1.原子結構與鍵合
（1）金屬鍵理論及其應用。
（2）離子鍵理論及其應用。
（3）共價鍵理論及其應用。
2．固體結構
（1）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）。
（2）極射投影原理和倒易點陣。
（3）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）。
（4）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）。
（5）晶態和非晶態的特點（玻璃和玻璃化轉變溫度）。
３．晶體缺陷
（1）點缺陷的分類和平衡濃度對點缺陷形成的影響。
（2）過飽和點缺陷及其應用。
（3）位錯的基本類型和特征（刃位錯、螺位錯和混合位錯）。
（4）柏氏矢量。
（5）位錯的運動（滑移、攀移和交割）。
（6）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）。
（7）位錯的形成和增殖。
（8）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）。
（9）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）。
（10）孿晶概念及孿晶界的分類。
（11）相界概念及相界的分類。
４．固體中原子及分子的運動
（1）菲克第一定律的含義和各參數的量綱。
（2）菲克第二定律方程解的應用（一些較簡單的擴散問題）。
（3）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
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系。
（4）擴散驅動力和熱力學因子判斷條件（上坡擴散和下坡擴散）。
（5）影響擴散的主要因素。
（6）計算和求解擴散系數及擴散激活能。
（7）反應擴散的概念。
5．材料的形變和再結晶
（1）彈性形變的本質和特征。
（2）彈性的不完整性和粘彈性。
（3）塑性變形和彈性變形的各種特點。
（4）比較塑性變形的兩種基本形式：滑移與孿生的異同點。
（5）多晶體塑性變形機制。
（6）Hall-Petch 公式及其應用（細晶強化）。
（7）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）。
（8）屈服現象與應變時效的概念及機制。
（9）形變織構與殘余應力。
（10）回復和再結晶（機制、動力學、影響因素和區別）。
（11）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
（1）吉布斯相律的應用。
（2）晶體的凝固（液態結構的特征和凝固的熱力學條件）。
（3）均勻形核和非均勻形核的臨界晶核半徑和形核功的推導。
（4）晶體的生長方式及其對生長方式的影響。
（5）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）。
（6）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。
（7）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
（1）多相平衡成分確定的公切線方法。
（2）兩相混合物的自由能的確定及杠桿法則的應用。
（3）自由能-成分曲線與相圖之間的轉化。
（4）二元相圖的幾何規律。
（5）固溶體的平衡凝固與非平衡凝固。
（6）共晶合金的平衡凝固與組織組成體、組成相的相對計算。
（7）共晶合金的非平衡凝固的組織類型（偽共晶和離異共晶）。
（8）包晶合金的平衡凝固與組織組成體、組成相的相對計算。
（9）調幅分解的判據與特點。
（10）二元相圖恒溫轉變的類型。
（11）根據相圖判斷合金的使用性能和工藝性能。
（12）鐵碳相圖的組織及其性能。
（13）固溶體的凝固理論。
（14）合金鑄錠（件）的組織與缺陷。
8．三元相圖
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（1）等邊和等腰成分三角形表示成分的特點。
（2）直線法則、杠桿定律和重心定律的含義及應用。
（3）根據液、固相線投影來判斷合金凝固溫度范圍的方法。
（4）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。
（5）相接觸法則。
（6）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、參考書目：
《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 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。
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