2023年青海大學材料加工工程專業考研材料科學基礎科目考試大綱

一、考試基本要求及適用范圍概述

《材料科學基礎》是材料科學與工程專業的專業基礎課。本課程系統、全面地介紹了材料基礎理論知識，諸如原子的性質和結構、材料的結合鍵、材料的晶體結構、晶體結構缺陷、固體中原子的運動、材料中的擴散，材料的塑性變形與強化、材料的亞穩態。課程考核目的是使學生理解原子的電子結構和元素周期表，掌握金屬鍵、離子鍵、共價鍵、分子鍵和氫鍵幾種典型結合鍵的特點。掌握三大固體材料的結構特點、性能特點，建立材料結構與性能之間的關系。掌握晶體學的基礎知識，重點是掌握晶向指數與晶面指數的標定方法，三種典型的金屬晶體結構及主要的金屬晶體結構，掌握三種晶體結構的致密度和配位數。掌握晶體缺陷的類型、各類缺陷的結構特征、性質及其對材料性能的影響。重點掌握位錯的概念，柏氏矢量及其性質，位錯的運動與交割，位錯反應，掌握位錯的應力場，了解位錯的能量、晶體的界面與界面能，吸附與潤濕等概念與現象。掌握擴散的概念、重點掌握擴散第一定律、擴散第二定律及其應用、擴散機制。了解柯肯達耳效應，影響擴散的因素。掌握固體材料變形的基本方式、彈性變形的機制、塑性變形的機理、塑性變形對組織與性能的影響、金屬及合金強化的位錯解釋。掌握形變金屬及合金在退火過程中的變化、即回復、再結晶、晶粒長大過程及其機制、金屬的熱變形。掌握耐熱材料的蠕變機制，了解合金的超塑性應用。掌握結晶的基本過程、結晶的熱力學條件、形核及長大規律、凝固理論的應用。了解非均勻形核的規律，進而掌握細化晶粒，單晶和非晶合金材料的制備原理;掌握相圖的基本知識、二元相圖的基本類型、分析;重點二元相圖有Fe-C相圖、結晶過程分析和杠桿定律的運用;掌握三元相圖類型、定量法則、分析方法、等溫截面、變溫截面投影圖。著重掌握材料在亞穩態的組織結構和性能特點，對馬氏體相變和貝氏體相變等相變理論有深入理解，為掌握實際材料

熱處理工藝打下必要的基礎。通過掌握以上材料科學基礎的基本知識，使學生能把握材料的

共性，熟悉材料的個性，培養分析和解決實際問題的能力。

二、考試形式

研究生入學考試科目《材料科學基礎》為閉卷，筆試，考試時間為180分鐘，本試卷滿分為150分。答案必須寫在答題紙上，寫在試題紙上無效。

三、考試內容

緒論

1.考核基本要求

要求對本課程的學習內容有基本的認識和了解，掌握材料的定義、分類，材料的組織與性能關系。

2.考核內容

材料的定義、分類，材料的組織與性能關系。

第一章原子結構與鍵合

1.考核基本要求

掌握物質是由原子組成，而組成材料的各元素原子結構和原子間的鍵合是決定材料性能的重要因素。物質的組成;原子結構;原子間的鍵合;化學鍵、物理鍵和氫鍵;高分子鏈。2.考核內容

原子結構、原子間的鍵合(金屬鍵、離子鍵、共價鍵、范德瓦耳斯力、氫鍵)、高分子鏈的近程結構和遠程結構。

第二章固體結構

1.考核基本要求

掌握各種重要類型的固體材料的結構及其性能特點，掌握一些基本的概念(合金相組織、晶體結構)，熟悉一些晶體結構的典型特點和決定結構的主要因素，結構與性能的關系。2.考核內容

晶面與晶向用晶面指數與晶向指數的表達方法，三種常見金屬的晶體結構，相、組織、固溶體、中間相(金屬間化合物)的概念，固溶體、中間相的分類、特點和用途，離子晶體的結構規則，典型的離子晶體結構，共價晶體結構特點。

第三章晶體缺陷

1.考核基本要求

掌握位錯理論的相關概念。重點掌握位錯的概念，柏氏矢量及其性質，位錯的運動與交割，位錯反應，掌握位錯的應力場，位錯增殖，典型晶體的位錯。

2.考核內容

晶體缺陷分類，點缺陷的形成、平衡濃度、運動，位錯的基本類型和特征，伯氏矢量，位錯的運動兩種最基本形式(滑移、攀移)，運動位錯的交割，位錯的應力場、應變能、線張力、生成、增殖，實際晶體中的位錯(位錯的伯氏矢量、堆垛層錯、不全位錯)，位錯反應，湯普森四面體，表面及界面。

第四章固體中原子及分子的運動

1.考核基本要求

金屬的凝固、熱處理、冷變形金屬再加熱過程、高溫蠕變以及表面處理都有原子的擴散，掌握擴散的規律是重要的。理解一些基本概念：擴散定律、擴散方程的解、擴散原子理論、影響擴散因素。

2.考核內容

擴散定律、擴散系數、純擴散、化學擴散、上坡擴散、下坡擴散、原子擴散、反應(相變)擴散、自擴散、互(異)擴散、擴散激活能，穩態擴散，非穩態擴散，擴散通量、柯肯達爾效應;固態金屬中原子擴散的條件;擴散定律的內容、適應條件、解及應用;擴散系數及其影響因素，擴散驅動力;擴散的分類;擴散機制。

第五章材料的形變和再結晶

1.考核基本要求

塑性變形的本質，單晶塑性變形的滑移、孿生、扭折形式;多晶塑性變形形式;合金塑性變形(奧羅萬強化機制);加工硬化;金屬變形后加熱會出現回復、再結晶、晶粒長大現象;蠕變機制;超塑性。冷、熱加工處理后對材料組織結構和性能的影響。

2.考核內容

塑性變形的本質。單晶塑性變形的滑移、孿生、扭折形式;多晶塑性變形形式;合金塑性變形(奧羅萬強化機制);加工硬化;金屬變形后加熱會出現回復、再結晶、晶粒長大現象;蠕變機制;超塑性。

單晶體塑性變形：塑性變形的實質、方式-滑移、孿生，滑移帶，滑移線，滑移系，多滑移，交滑移，軟(硬)位向，臨界分切應力等;多晶體塑性變形;合金的塑性變形(固溶強化、屈服現象的物理本質、應變時效);回復、再結晶、晶粒長大和二次再結晶的定義、區別;再結晶溫度及影響因素;去應力退火與再結晶退火工藝的制定與應用;冷、熱加工處理后對材料組織結構和性能的影響。

第六章單組元相圖及純晶體的凝固

1.考核基本要求

單元系的凝固是研究相變的基礎，應用熱力學理論探討單元系的凝固機理，包括形核、生長特征是本章的重點內容。在此基礎上了解鑄錠的微觀組織，對比高分子晶體與金屬晶體的凝固特征異同點為掌握的內容。

2.考核內容

單元系相變的熱力學及相平衡、純晶體的凝固、形核、晶體長大、結晶動力學及凝固組織。重點是結晶的基本過程、熱力學條件、凝固理論的應用、非均勻形核的規律。

第七章二元系相圖及合金的凝固

1.考核基本要求

掌握二元系材料的相圖及凝固原理是將來理解材料成分-制備工藝-組織結構-性能的關鍵。因此，重點在于鐵碳相圖分析材料的平衡組織，以及非平衡凝固時材料內部成分和結構的演化規律。

2.考核內容

鐵碳相圖、鐵碳合金結晶過程分析;組織與相的區別;杠桿定律的應用。

第八章三元相圖

1.考核基本要求

要求學生在二元相圖的基礎上理解三元相圖，主要掌握三元相圖的基本特點，并會分析簡單三元相圖的投影圖和截面圖。掌握三元相圖類型、定量法則、分析方法、等溫截面、變溫截面、投影圖。

2.考核內容

三元相圖基礎、固態互不溶解的三元共晶相圖、固態有限互溶的三元共晶相圖。考核重點是三元相圖類型、定量法則、杠桿法則、等溫截面、變溫截面、投影圖，尤其是三元共晶相圖的以上知識點。

第九章材料的亞穩態

1.考核基本要求

本章內容分兩個部分，其一為亞穩態的材料，包括納米材料、準晶態和非晶等材料的主要特點，來開闊學生的視野;其二為經固態相變獲得的亞穩態材料，總結固態相變的一些特征，理解馬氏體、貝氏體性能特點的組織本質。

2.考核內容

了解納米晶材料、準晶態、非晶態材料、固態相變形成的亞穩相。考核重點是材料亞穩態結構、性能與形成的概念和相互之間的關系，對馬氏體轉變、貝氏體轉變的類型、定義、轉變特征等有深入理解。

四、主要參考教材(參考書目)

[1]胡賡祥，蔡珣，戎詠華.材料科學基礎[M].上海：上海交通大學出版社，2010.5，第3版。

原文鏈接：

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