2023年陜西師范大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)考研材料科學(xué)基礎(chǔ)科目考試大綱

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》考試大綱適用于陜西師范大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)的碩士研究生招生考試。材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料科學(xué)相關(guān)專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，主要內(nèi)容包括材料的成分、結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系及其變化規(guī)律，材料的結(jié)構(gòu)和缺陷，材料熱力學(xué)和相平衡，材料擴(kuò)散和相變以及材料的塑性變形等。

一、考試的基本要求

要求考生系統(tǒng)地理解材料的微觀結(jié)構(gòu)、成分、制備工藝及性能之間的關(guān)系，掌握材料科學(xué)的基本理論、基本概念和基本技能，學(xué)會(huì)如何分析、解決工程實(shí)際問題，建立基本的材料科學(xué)與工程思維方式，并初步具備材料研究、測(cè)試和加工的能力。同時(shí)，要求考生具有抽象的空間思維能力和綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析和解決問題的能力。

二、考試方法和考試時(shí)間

材料科學(xué)基礎(chǔ)考試采用閉卷筆試形式，試卷滿分為150分，考試時(shí)間為180分鐘。

三、考試內(nèi)容

(一)原子的結(jié)構(gòu)與鍵合

1、原子結(jié)構(gòu)與鍵合

(1)原子和電子的結(jié)構(gòu)特征(四個(gè)量子數(shù))

(2)原子間的鍵合(金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、分子鍵、氫鍵)

(二)固體結(jié)構(gòu)

1、晶體學(xué)基礎(chǔ)

(1)空間點(diǎn)陣和晶胞

(2)晶面指數(shù)和晶向指數(shù)

2、金屬的晶體結(jié)構(gòu)

(1)三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)

(2)晶體的原子堆垛和間隙

3、合金的相結(jié)構(gòu)

(1)固溶體(定義、分類、均勻性、性質(zhì))

(2)中間相(四種類型的化合物及其性質(zhì)和應(yīng)用)

4、離子晶體和共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)

(1)離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則(正、負(fù)離子配位規(guī)則、多面體共用規(guī)則)

(2)典型的離子晶體結(jié)構(gòu)(AB型、AB2型、A2B3型、ABO3型、AB2O4型、硅酸鹽型)

(3)共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)

(三)晶體缺陷

1、點(diǎn)缺陷

(1)點(diǎn)缺陷的形成

(2)點(diǎn)缺陷的平衡濃度

(3)點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)

2、位錯(cuò)

(1)位錯(cuò)的基本類型和特征(刃型、螺型、混合型)

(2)柏氏矢量(概念、性質(zhì)、表示方法)

(3)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)(滑移、攀移、交割)

(4)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)(應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變能、線張力、作用在位錯(cuò)上的力、位錯(cuò)間交互作用力)

(5)位錯(cuò)的生成和增殖(位錯(cuò)密度、位錯(cuò)的生成、位錯(cuò)的增殖)

(6)實(shí)際晶體中的位錯(cuò)(柏氏矢量、層錯(cuò)、不全位錯(cuò)、位錯(cuò)反應(yīng)、各晶體結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò))

2、界面

(1)晶界和亞晶界(小角、大角晶界、晶界能、晶界特性)

(2)相界(共格、半共格、非共格)

(四)固體中原子及分子的運(yùn)動(dòng)

1、擴(kuò)散的表象理論

(1)菲克第一定律

(2)菲克第二定律

(3)擴(kuò)散方程的解(兩端成分不受擴(kuò)散影響的擴(kuò)散偶)

(4)置換型固溶體中的擴(kuò)散(Kirkendall效應(yīng))

2、擴(kuò)散的熱力學(xué)分析

3、擴(kuò)散的原子理論

(1)擴(kuò)散的微觀機(jī)制

(2)原子跳躍和擴(kuò)散系數(shù)

4、擴(kuò)散激活能

5、影響擴(kuò)散的因素

6、反應(yīng)擴(kuò)散

(五)材料的形變和再結(jié)晶

1、材料應(yīng)力應(yīng)變曲線、彈性和黏彈性

(1)材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線(彈性極限、屈服極限、胡克定律)

(2)彈性變形的本質(zhì)

(3)彈性變形的特征和彈性模量

(4)彈性的不完整性(包申格效應(yīng)、彈性后效、彈性滯后)

2、晶體的塑性變形

(1)單晶體的塑性變形(滑移、孿生、扭折)

(2)多晶體的塑性變形(晶粒取向、晶界的影響)

(3)合金的塑性變形(固溶體、多相合金)

(4)塑性變形對(duì)材料組織與性能的影響(形變織構(gòu)、殘余應(yīng)力、點(diǎn)陣畸變、加工硬化)

3、回復(fù)與再結(jié)晶

(1)冷變形金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化

(2)回復(fù)(動(dòng)力學(xué)、機(jī)制)

(3)再結(jié)晶(形核和長(zhǎng)大、動(dòng)力學(xué)、影響因素)

(4)晶粒長(zhǎng)大(正常長(zhǎng)大、異常長(zhǎng)大)

(5)再結(jié)晶退火組織(再結(jié)晶退火后的晶粒大小、再結(jié)晶織構(gòu)、退火孿晶)

(六)單組元相圖和純金屬的凝固

1、單元系相變的熱力學(xué)和相平衡

(1)相平衡條件和相律

(2)單元系相圖

2、純金屬的凝固

(1)純金屬凝固的基本條件(熱力學(xué)、結(jié)構(gòu)、能量)

(2)形核(均勻形核、非均勻形核)

(3)晶體的長(zhǎng)大(晶體長(zhǎng)大的條件、固液界面結(jié)構(gòu)、晶體長(zhǎng)大機(jī)制和速率)

(4)結(jié)晶動(dòng)力學(xué)和凝固組織

(七)二元相圖

1、二元相圖的表示、測(cè)定方法和幾何特征

(1)相圖的表示與測(cè)定方法

(2)二元相圖熱力學(xué)的基本要點(diǎn)(自由能-成分曲線、多相平衡公切線、杠桿定律、二元相圖的幾何特征)

2、二元相圖的分析

(1)二元?jiǎng)蚓鄨D(固溶體平衡及非平衡凝固、杠桿定律計(jì)算)

(2)二元共晶相圖(平衡及非平衡凝固、組織形態(tài)、杠桿定律計(jì)算)

(3)二元包晶相圖(平衡及非平衡凝固、杠桿定律計(jì)算)

(4)其它類型的二元相圖(具有化合物、偏晶、合晶、溶晶、固態(tài)相變)

(5)復(fù)雜二元相圖的分析方法(分解型、合成型)

(6)Fe-Fe3C相圖(相圖分析、典型合金的冷卻曲線及組織形態(tài))

四、掌握重點(diǎn)

(一)原子間鍵合的種類及特點(diǎn)

(二)晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標(biāo)定

(三)晶體結(jié)構(gòu)中原子間隙的計(jì)算

(四)晶體缺陷的種類、運(yùn)動(dòng)方式及特點(diǎn)

(五)菲克第一定律和第二定律的表達(dá)式及適用條件

(六)單晶體滑移、孿生變形的主要特點(diǎn)，熟練掌握滑移的微觀機(jī)理

(七)冷變形金屬在加熱時(shí)發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大時(shí)的條件、動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)、微觀機(jī)理和影響因素

(八)金屬結(jié)晶形核和長(zhǎng)大的基本原理及其應(yīng)用

(九)典型二元相圖的分析方法及其應(yīng)用

五、主要參考書目

[1] 胡庚祥等編著，《材料科學(xué)基礎(chǔ)(第三版)》，上海交通大學(xué)出版社，2010。

[2] 劉智恩主編《材料科學(xué)基礎(chǔ)(第4版)》，西北工業(yè)大學(xué)出版社，2013。

[3] 潘金生等編著，《材料科學(xué)基礎(chǔ)(修訂版)》，清華大學(xué)出版社，2011。

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