2022年珠?？萍紝W(xué)院專升本材料科學(xué)與工程考試大綱

一、考試的內(nèi)容、要求和目的

1、考試內(nèi)容：

第1章 緒論(考核比重：10%)

材料的定義、分類;

四大材料的主要性質(zhì)和應(yīng)用特點;

材料科學(xué)與工程的定義、性質(zhì)、重要性;

材料科學(xué)與工程的“四面體”關(guān)系。

第2章 材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(考核比重：40%)

2.1 物質(zhì)的組成、狀態(tài)及材料結(jié)構(gòu)

物質(zhì)的組成和狀態(tài);

材料結(jié)構(gòu)的含義。

2.2 材料的原子結(jié)構(gòu)

原子中的電子結(jié)構(gòu);

四個量子數(shù)的物理意義;

原子中電子殼層數(shù)目、電子填充方式和原則、表達方式;

電子能級及電子的穩(wěn)定性。

2.3 原子之間相互作用和結(jié)合

原子間相互作用的內(nèi)在因素和結(jié)合類型與性質(zhì);

原子的間距和半徑;

空間排列狀態(tài)及配位數(shù)，鍵性與鍵能之間的關(guān)系。

2.4 多原子體系中電子的相互作用與穩(wěn)定性

原子雜化軌道的類型及空間圖形;

分子軌道的意義、類型及空間圖形。

第3章 材料組成與結(jié)構(gòu)(考核比重：35%)

3.1 材料組成與結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容

3.3 無機非金屬材料的組成與結(jié)構(gòu)

組成和結(jié)合鍵性質(zhì);

簡單晶體的結(jié)構(gòu)類型;

體心立方和面心立方中的八面體間隙、四面體間隙;

幾種典型晶體的結(jié)構(gòu)：單晶硅、NaCl、CsCl、ZnS，鈣鈦礦、尖晶石;

碳黑、石墨、金剛石、C60、碳納米管、石墨烯的結(jié)構(gòu)與性能特點及應(yīng)用。

3.4 高分子材料的組成與結(jié)構(gòu)

高分子材料結(jié)構(gòu)的多層次性;

大分子鏈的組成和結(jié)構(gòu)特點;

大分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)、柔性和構(gòu)象;

大分子鏈間的相互作用與聚集態(tài)結(jié)構(gòu)模型;

結(jié)晶構(gòu)象與晶體結(jié)構(gòu)的特點;

合成高分子和天然高分子的主要類型;

高分子共混材料的微結(jié)構(gòu)特點、界面;

常見的幾種高分子材料的應(yīng)用與特性。

3.5 復(fù)合材料的組成與結(jié)構(gòu)

復(fù)合材料的定義、分類、組成與結(jié)構(gòu)特點;

復(fù)合材料的典型結(jié)構(gòu)及“連通性”概念;

界面的形成過程、結(jié)構(gòu)與功能特點;

界面理論中的浸潤和化學(xué)鍵理論。

第4章 材料的性能(考核比重：15%)

4.1 固體材料的力學(xué)性能

不同材料力學(xué)性能的差異及其與組成和結(jié)構(gòu)的關(guān)系，應(yīng)力和應(yīng)變的定義;

五種基本類型應(yīng)力-應(yīng)變曲線的物理意義(參量);

彈性形變、應(yīng)力狀態(tài)與模量之間的關(guān)系，粘彈形變與蠕變、應(yīng)力松弛(靜態(tài))和內(nèi)耗(動態(tài));

永久形變的機制與塑性材料的增強途徑;

強度的概念及測試方法和計算公式。

脆性斷裂和韌性斷裂的機制及相互轉(zhuǎn)變因素;

理論斷裂強度和脆性斷裂理論，裂紋在脆性斷裂中的重要作用;

塑性變形及斷裂;

斷裂韌性的類型，硬度的概念，布氏硬度、洛氏和維氏硬度的測試技術(shù)及區(qū)別;

疲勞壽命曲線與疲勞強度，疲勞斷裂機制，提高材料耐疲勞性的途徑。

4.2 材料的熱性能

不同材料熱物理性能的差異及其與組成和結(jié)構(gòu)的關(guān)系;

材料的導(dǎo)熱機制;

熱導(dǎo)率的定義;

熱容和比熱的定義其在熱分析技術(shù)中的應(yīng)用;

材料熱膨脹的內(nèi)在因素及影響因素;

材料熱性能與溫度的關(guān)系;

有機高分子材料的熱物理和熱化學(xué)穩(wěn)定性、表征方法、耐熱性和阻燃性。

4.3 材料的電學(xué)性能

不同材料電學(xué)性能的差異及其與組成和結(jié)構(gòu)的關(guān)系;

電導(dǎo)率和電阻率的定義;

電導(dǎo)機制、電導(dǎo)率的基本參數(shù)及影響因素;

材料的電子能帶結(jié)構(gòu)與電導(dǎo)性、光導(dǎo)性和半導(dǎo)電性，超導(dǎo)電性的定義、超導(dǎo)體的2種特性、3個性能指標(biāo)，介電常數(shù)的定義、介質(zhì)極化的三種機制;

交變電場中的介電損耗的成因及影響因素;

擊穿強度的定義;

材料電性能與溫度的關(guān)系。

4.7 復(fù)合材料的性能

復(fù)合效應(yīng)的主要類型;

混合效應(yīng);

界面效應(yīng)、界面相的功能，二次復(fù)合規(guī)律;

單向連續(xù)纖維增強復(fù)合材料的力學(xué)性能，模量和強度。

2、考試的要求和目的

通過本考試，使學(xué)生掌握金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料等各種材料的共性規(guī)律及個性特征。掌握材料制備/加工——組成/結(jié)構(gòu)——性能(應(yīng)用)關(guān)系的“大材料”整體概念，為以后材料專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、材料設(shè)計、以及材料的應(yīng)用等奠定良好的理論基礎(chǔ)。

二、考試的形式和結(jié)構(gòu)

1、考核形式：閉卷

2、考試時間：150分鐘

3、試卷題型：單項選擇題(25%)、判斷題(15%)、填空題(10%)、簡答題(20%)、作圖題(10%)、計算題(20%)(比例可能會有微調(diào))

4、對考試輔助工具的要求：攜帶鋼筆、圓珠筆或中性筆，以及鉛筆、圓規(guī)、三角板等尺規(guī)繪圖工具，禁止攜帶計算器。

三、教材及教學(xué)參考書

教材：《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)(第三版)》，趙長生，顧宜主編，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2019.10，ISBN：978-7-122-34841-8。

參考書：《工程材料科學(xué)與設(shè)計》(The science and design of engineering materials)，主編：(美) 詹姆斯. 謝弗(James P. Schaffer)等，原書第2版, 1999;余永寧，強文江等譯。北京：機械工業(yè)出版社，2002