2023年湖北師范大學材料學專業考研材料科學基礎科目考試大綱

一、考查目標

材料科學基礎科目考試旨在了解和考察學生的材料科學基本概念，理解材料的成分、組織結構、制備工藝與材料性能和應用之間的關系。要求學生比較系統的掌握材料科學的基礎理論，主要包括化學鍵、晶體結構與缺陷、擴散理論、材料的形變與再結晶、凝固理論與相圖。熟悉材料科學基礎理論的應用，能夠應用所掌握的知識綜合分析、解決有關材料科學及工程領域的相關問題。

二、考試形式與試卷結構

(一)試卷成績及考試時間

本試卷滿分為150分，考試時間180分鐘。

(二)答題方式

答題方式為閉卷、筆試。

(三)試卷題型結構

1、選擇題：10小題，每小題2分，共20分;

2、判斷題：10小題，每小題2分，共20分;

3、簡答題：5小題，每小題10分，共50分;

4、綜合題：3小題，每小題20分，共60分。

(四)主要參考書目

《材料科學基礎》(第三版)，胡賡祥、蔡珣、戎詠華編著，上海交通大學出版社，2010.

三、考查范圍

(一)原子結構與鍵合

1、理解原子的組成和原子的結構。

2、熟悉原子間的鍵合，金屬鍵、離子鍵、共價鍵、范德瓦耳斯力、氫鍵的性質。

(二)固體結構

1、熟悉空間點陣、晶胞、體心立方、面心立方、密排六方等結構的堆積方式。

2、掌握配位數、致密度、晶胞原子數、點陣常數與原子半徑之間的關系;固溶體的類型。

3、重點掌握晶向指數和晶面指數的標定;晶向族、晶面族的確定;晶帶定律的應用;晶面間距的計算;典型晶面面密度的計算;典型晶體結構的特點;固溶體的性質及影響固溶體溶解度的因素。

(三)晶體缺陷

1、熟悉晶體缺陷的分類，點缺陷的平衡濃度計算，面缺陷及體缺陷的定義及其對材料性能的影響。

2、掌握各類位錯的定義及相關概念，如滑移、滑移面、滑移方向、位錯密度等;柏氏矢量的概念、確定與表征方法;柏氏矢量確定方法的物理意義。

3、掌握部分位錯、單位位錯和全位錯;掌握位錯間的交互作用;層錯、擴展位錯及其寬度、束集和交滑移;運動位錯的交割等;界面能的概念及界面能對相變的影響。

4、重點掌握位錯的運動規律、滑移和塑性變形的關系。Frank-Read位錯源、螺位錯雙交滑移的增殖機制及開動位錯所需最小切應力的計算;小角晶界及大角晶界結構特點;掌握晶界的特性;肖克萊不全位錯和弗蘭克不全位錯;面心立方晶體中典型的位錯反應及結構。

(四)固體中原子及分子的運動

1、熟悉擴散系數的表達式及影響擴散的因素。

2、掌握擴散的驅動力和擴散方向的判據;擴散機制、原子跳躍和擴散的關系及相應的擴散系數表達式。

3、掌握擴散第一定律的含義及各參數的量綱，能用第一定律解決一些擴散問題。

(五)材料的形變和再結晶

1、熟悉熱加工對材料組織和性能的影響。

2、掌握派-納力的概念及其表達式的含義;晶粒正常長大的驅動力及晶界遷移的規律，晶粒異常長大現象及再結晶織構;冷變形金屬在加熱時組織和性能的變化規律。

3、重點掌握施密特定律的意義并能夠熟練應用;單晶體拉伸時初始滑移系的確定方法及晶體轉動規律;細晶強化、固溶強化、彌散強化和形變強化的機制及強化效果表達式;屈服現象與應變時效及其對實際生產的影響與消除方法。

4、塑性變形對材料組織與性能的影響;加工硬化行為與位錯滑移的關系;回復機制及回復動力學在生產中的應用;再結晶形核機制及再結晶動力學在生產中的應用。

(六)單組元相圖及純晶體的凝固

1、熟悉相律及其應用;液態金屬的結構特點;晶體長大的方式;凝固的本質。

2、重點掌握均勻形核的臨界晶核半徑和形核功的計算方法;單晶制備的基本要求和基本制備方法。

3、重點掌握結晶的熱力學條件、結構條件、能量條件和動力學條件;非均勻形核的臨界晶核半徑和形核功的計算方法;液-固界面結構;液-固界面前沿液體的溫度分布對晶體形態的影響;結晶理論的實際應用。

(七)二元系相圖和合金的凝固

1、熟悉多相平衡成分確定的公切線方法。

2、掌握自由能-成分曲線與二元相圖的對應關系;相、組織及組織組成物等基本概念;有效分配系數。

3、重點掌握勻晶、共晶及包晶相圖，并能根據相圖分析合金平衡結晶過程及凝固組織;杠桿定律及相應的計算。

4、重點掌握鐵碳合金的平衡結晶過程和室溫組織;相和組織的相對量計算;平衡狀態下鐵碳合金的成分、組織、性能之間的對應關系;二元合金的凝固，正常凝固方程及應用，成分過冷，合金鑄錠的組織與缺陷。

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