2021石家莊鐵道大學材料科學基礎研究生考試大綱 正文

碩士生入學考試《材料科學基礎》考試大綱
 
課程名稱：材料科學基礎
Ⅰ、考試總體要求
掌握金屬材料、無機非金屬材料以及高分子材料的共性基礎理論，研究材料的結構、缺陷、相圖、凝固與擴散等共性理論及規律，包括材料的原子結構，材料的晶體結構與缺陷，金屬材料、無機非金屬材料以及高分子材料的結構特點，典型相圖的特征及分析，材料的組織結構，凝固的基本理論等，要求學生掌握比較全面系統的材料科學基礎理論及知識，具備材料結構分析的基本能力。
Ⅱ、考試方式
1、考試方法：筆試，閉卷，滿分150分。
2、考試時間：180分鐘。
Ⅲ、試卷結構
1、題型及分數比例
選擇題10-20%   填空題 15-20%   分析簡答題 30-40%   計算題 10-20%
2、試題難易及分數比例
較易40%     中等難度50%      較難10%
Ⅳ、主要參考書
1、材料科學基礎. 付華，張光磊主編，北京大學出版社，2016.10。
2、材料科學基礎. 徐恒鈞主編，北京工業大學出版社，2002
3、材料科學基礎. 陶杰、姚正軍等編，化學工業出版社，2006。
Ⅴ、考試的內容及比例
    考試的主要內容包括材料的原子結構，材料的晶體結構與缺陷，金屬材料、無機非金屬材料以及高分子材料的結構特點，典型相圖的特征及分析等有關內容。具體的考試內容有：
1 材料的原子結構（5～ 10％）：
（1）材料科學主要研究的核心問題。
（2）材料的結構的三個水平。
（3）根據不同標準，材料是如何分類的？
（4）金屬材料、陶瓷材料（無機非金屬材料）、高分子聚合物材料各以什么結合鍵為主？
2、晶體學基礎（20 ～ 30％）：
（1）晶體與非晶體、晶格與晶胞等基本概念。晶體與非晶體的最根本區別？
（2）晶向指數與晶面指數表示方法，理解晶體投影的表示方法。表征晶體中晶向和晶面的方法？
（3）理解晶體的宏觀對稱性，對稱要素和對稱操作。晶族，晶系，布拉菲Bravais點陣，點群和空間群的基本概念和數目。
3. 材料的結構（20 ～ 30％）
（1）金屬材料典型結構（bcc、fcc、hcp）類型及性能特點。fcc、bcc、hcp晶體的結構特征分析，包括最密排方向，最密排面，配位數，致密度，密度計算等。
（2）掌握常見無機化合物的晶體結構，CsCl型，NaCl型結構，CaF2型和MgO型晶體結構特征。
（3）掌握硅酸鹽晶體的結構特點和類型。硅酸鹽晶體結構中的基本結構單元是什么？根據硅酸鹽晶體的絡陰離子特征判斷晶體結構類型
（4）掌握高分子材料的組成和結構特征，掌握高分子的聚集態結構特點，初步理解高分子材料的性能與結構的關系。
4、晶體結構缺陷（20～ 25％）：
（1）按幾何組態，晶體中的缺陷分類。
（2）點缺陷、線缺陷、面缺陷各包括哪些？位錯的類型有哪些？
（3）空位、刃型位錯和螺型位錯、柏氏矢量、滑移與攀移等基本概念。
（4）點缺陷的類型及形成，點缺陷對性能的影響。
（5）立方晶系中刃型位錯和螺型位錯原子模型及其對應的柏氏矢量。描述位錯性質及特征的是什么？如何根據位錯線與柏氏矢量的關系判斷位錯的性質？柏氏矢量實際上反應了位錯線周圍區域的什么變化？
（6）位錯的基本運動方式有什么？位錯滑移一般沿著晶體的什么面和什么方向進行？
（7）理解位錯的應力場與彈性能，位錯與位錯間的交互作用，位錯與點缺陷間的交互作用，位錯增殖、塞積和交割等。
（8）位錯反應的幾何條件和能量條件。全位錯、不全位錯、Shockley 不全位錯和Franker不全位錯的概念。
（9）綜合分析刃位錯和螺位錯的異同點。
（10）表面能來源于什么？大、小角度晶界的晶界結構模型，晶界的特性。共格、半共格和非共格相界面特征。晶界遷移的驅動力是什么？
（11）界面能對顯微組織形貌的影響。在晶粒內部形成第二相時，若第二相和基體之間的界面能大，則其一般為什么形狀，若要減少彈性應變能，一般會長成什么形狀？
5、相圖（30 ～ 40％）：
（1）合金、組元、相、組織、組織組成物、相律、杠桿定律的基本概念。在二元系合金相圖中，杠桿法則只能用于什么相區？
（2）二元相圖的特點及分析方法，分析相變過程及相與組織組成物的計算。平衡凝固是指什么？
（3）Fe-Fe3C平衡相圖，分析相和組織轉變過程，計算平衡轉變時相組成和組織組成物的相對含量，繪制室溫組織示意圖。理解相與組織的區別和聯系。
（4）三元系的成分表示方法，三相平衡區和四相平衡區空間結構特點和截面圖中的形狀及應用。固態互不溶的三元共晶相圖的投影圖結晶過程和相與組織分析及杠桿定律的應用。
6、擴散（3 ～ 5％）：
（1）擴散與擴散系數的基本概念。擴散的機理有哪些？
（2）菲克第一和第二定律的適用條件。
（3）柯肯達爾效應的基本概念。影響擴散系數的因素。
（4）上坡擴散與反應擴散的概念。 
7、材料的凝固（5 ～ 8％）：
（1）凝固過程包括什么？凝固的驅動力是什么？凝固的阻力是什么？凝固形核的方式有哪些？
（2）什么是過冷現象？什么是成分過冷？成分過冷對晶體生長形貌的影響？
（3）固溶體結晶的形核條件有哪些？固溶體結晶與純金屬結晶的差異有哪些？
（4）晶體生長形態（平面/樹枝晶）和其成分（純物質/合金）和溫度梯度（正/負）的關系？
（5）共晶轉變特點及共晶組織形貌有哪些？
（6）分析平衡結晶和非平衡結晶的不同。固溶體不平衡凝固時，什么條件下凝固后溶質分布愈不均勻，宏觀偏析愈嚴重？
    （7）鑄錠三晶區有哪些？

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