2023年蘇州科技大學(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

2023年蘇州科技大學(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

命題學(xué)院： 材料科學(xué)與工程學(xué)院

考試科目名稱： 材料科學(xué)基礎(chǔ)

說明：常規(guī)考試用具及帶有函數(shù)計(jì)算和四則運(yùn)算的普通計(jì)算器。

一、考試基本要求

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》考試大綱適用于報(bào)考材料科學(xué)與工程專業(yè)和材料工程專業(yè)碩士研究生的入學(xué)考試。本考試是為招收材料類專業(yè)碩士研究生而設(shè)的具有選拔功能的考試。其主要目的是測(cè)試考生對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度及運(yùn)用能力，系統(tǒng)掌握材料制備方法與性能研究有關(guān)概念、基本原理以及材料的構(gòu)效關(guān)系，掌握結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，以及各類材料(無機(jī)非金屬、金屬、有機(jī)高分子和復(fù)合材料)的基本結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用等。具有基本學(xué)科的思維方法和理論聯(lián)系實(shí)際、獨(dú)立分析問題解決問題的能力。學(xué)會(huì)用辯證唯物主義的觀點(diǎn)和邏輯思維去認(rèn)識(shí)材料性能變化的本質(zhì)。重點(diǎn)考察考生以下幾個(gè)方面的能力：

1. 具備材料學(xué)科相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí);

2. 具有扎實(shí)的基本功;

3. 具備一定的運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力。

二、考試內(nèi)容和考試要求

1、原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)鍵

掌握能帶理論、了解價(jià)鍵理論、雜化軌道理論、分子軌道理論的基本概念，熟練掌握原子基本結(jié)構(gòu)，電子親和能，電負(fù)性，核外電子排布，元素周期表;掌握原子之間相互作用力與勢(shì)能，各種結(jié)合鍵(金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、氫鍵等)的基本概念、特點(diǎn)、代表材料，能通過化學(xué)鍵及原子間作用力和鍵能分析材料的物理化學(xué)性能。

2、 晶體學(xué)基礎(chǔ)

理解晶體定義和七大晶系的分類，熟練掌握簡(jiǎn)單立方、體心立方、面心立方和密排六方等結(jié)構(gòu)的堆積方式、配位數(shù)、致密度、晶胞原子數(shù)與原子半徑之間的關(guān)系，熟練掌握各種結(jié)構(gòu)中晶向指數(shù)和晶面指數(shù)，以及晶向族、晶面族的確定;理解單晶與多晶的定義和特性;

掌握空間點(diǎn)陣和晶胞的基本概念，選取晶胞的原則，七大晶系和14種布拉菲點(diǎn)陣各自的特點(diǎn)，點(diǎn)陣參數(shù)。學(xué)會(huì)晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標(biāo)定，晶向和晶面的特殊關(guān)系;晶帶定理、晶面間距d(hkl)及其求法，晶體對(duì)稱性。典型晶體結(jié)構(gòu)及其晶體學(xué)特點(diǎn)(包括晶胞形狀、晶胞內(nèi)原子數(shù)、晶格常數(shù)與原子半徑、配位數(shù)、致密度、各類間隙尺寸與個(gè)數(shù)，面密度和線密度，最密排面和最密排方向，滑移系數(shù)目、堆垛方式等)，利用典型晶體結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行的相關(guān)計(jì)算。

基本概念：陣點(diǎn)、空間點(diǎn)陣、晶格、晶胞、晶面、晶面指數(shù)、晶面族，晶向、晶向指數(shù)、晶向族、晶帶、晶帶定理、晶面間距、配位數(shù)、致密度、八面體間隙、四面體間隙、同素異構(gòu)體、多晶型性轉(zhuǎn)變、合金、組元、相、組織、顯微組織、宏觀組織、固溶體、中間相、間隙固溶體、置換固溶體、有序固溶體、無序固溶體、有限固溶體、無限固溶體、一次固溶體、二次固溶體、正常價(jià)化合物、電子化合物、間隙相、間隙化合物、電子濃度、電負(fù)性、準(zhǔn)晶、非晶。

3、金屬、陶瓷和高分子結(jié)構(gòu)

掌握陶瓷材料的典型晶體結(jié)構(gòu)，陰陽離子半徑比確定晶體結(jié)構(gòu)，同素異形體;掌握高分子材料結(jié)構(gòu)，同分異構(gòu)體，高分子晶體，非晶高分子，熱塑高分子，熱固高分子，彈性體，高分子材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系。

區(qū)別概念：晶體與非晶體，空間點(diǎn)陣和晶體結(jié)構(gòu)，各向同性與各向異性，相和組織，固溶體和中間相，間隙固溶體和置換固溶體，有序固溶體和無序固溶體，有限固溶體和無限固溶體，一次固溶體和二次固溶體，間隙相和間隙化合物，電子化合物和正常價(jià)化合物，

晶體中的各向同性與各向異性，實(shí)際晶體的偽各向異性。同素異構(gòu)體、多晶型性轉(zhuǎn)變及特點(diǎn)。

離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則(鮑林規(guī)則)。典型的離子晶體的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)。硅酸鹽晶體的分類、組成及結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)。共價(jià)晶體及其特征。

晶體缺陷：點(diǎn)缺陷的形成，點(diǎn)缺陷的平衡濃度，點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng);位錯(cuò)的基本類型和特征，伯氏矢量，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，位錯(cuò)的彈性性質(zhì)，位錯(cuò)的生成和增殖，實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)。

4、相圖與相變

掌握相圖的表示與測(cè)定方法，二元相圖中相律應(yīng)用，熱力學(xué)曲線的公切線原理。杠桿定律及應(yīng)用，相接觸法則。二元相圖的幾何規(guī)律及復(fù)雜相圖的分析方法。

幾種基本相圖：勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖及共析相圖的分析。(1)分析點(diǎn)、線和平衡反應(yīng)，會(huì)寫出反應(yīng)式;(2)分析相應(yīng)合金的結(jié)晶過程及結(jié)晶后的組織組成和相組成;(3)熟練杠桿定律在這幾種相圖中的應(yīng)用，計(jì)算相組成物與組織組成物的百分含量;(4)典型合金的平衡結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程和不平衡結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程及轉(zhuǎn)變組織;(5)明確合金結(jié)晶過程與純金屬結(jié)晶過程的異同點(diǎn);(6)非平衡共晶、離異共晶和偽共晶的組織特點(diǎn)、形成條件;(7)偏析及其解決辦法。

根據(jù)相圖與組織結(jié)構(gòu)和合金性能的關(guān)系，來判斷合金的性能。

典型二元相圖分析：(1)Fe-Fe3C相圖;(2)SiO2-Al2O3相圖

掌握二元相圖杠桿定律并計(jì)算物相構(gòu)成，掌握勻晶、共晶、共析、包晶相圖及其合金的結(jié)晶過程;熟練掌握Fe-Fe3C相圖，熟悉 Fe-Fe3C 體系中合金的凝固、二元合金的凝固理論，學(xué)會(huì)分析不同成分下 Fe-Fe3C 體系中的微觀組織及材料性能;掌握鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體基本概念;掌握Fe-Fe3C體系中過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變規(guī)律，能看懂 C 曲線，掌握過冷轉(zhuǎn)變中的相變規(guī)律，可根據(jù)不同轉(zhuǎn)變條件分析物相的構(gòu)成及材料力學(xué)性能，并延伸了解鋼的加熱轉(zhuǎn)變規(guī)律。熟練掌握金屬材料結(jié)晶過程，成核的熱力學(xué)條件，熟悉晶體的生長(zhǎng)機(jī)制，溫度梯度以及溫度對(duì)晶體成核及成長(zhǎng)的影響。

掌握相平衡體系和化學(xué)平衡體系中的應(yīng)用;二組分體系相圖的繪制及解析;了解并會(huì)分析簡(jiǎn)單的三元相圖。

5、材料的表面與界面

表面自由能和表面張力;潤(rùn)濕現(xiàn)象與接觸角;毛細(xì)管現(xiàn)象;新相的生成和亞穩(wěn)定狀態(tài);固體表面的吸附及非均相催化反應(yīng)。掌握概念：表面張力、表面能和比表面積，并比較液體和固體的表面張力、表面能的不同處。掌握表面吸附現(xiàn)象，吸附及其本質(zhì)及吸附理論。潤(rùn)濕與粘附現(xiàn)象的幾種方式、潤(rùn)濕的尺度、影響潤(rùn)濕的因素。界面能與晶界構(gòu)型的關(guān)系。

6、材料的力學(xué)性能

材料應(yīng)力、應(yīng)變及彈性形變、廣義胡克定律;正彈性模量、切彈性模量、體積彈性模量和泊松比之間的關(guān)系;無機(jī)非金屬材料晶相的塑性變形，晶格滑移;高溫蠕變機(jī)理及影響因素;玻璃相的粘性流動(dòng)。脆性斷裂;理論結(jié)合強(qiáng)度;Griffith微裂紋理論;應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子和平面應(yīng)變斷裂韌性;斷裂韌性測(cè)試;裂紋亞臨界生長(zhǎng);亞臨界裂紋生長(zhǎng)速率與應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子的關(guān)系，根據(jù)亞臨界裂紋擴(kuò)展預(yù)測(cè)材料壽命。

7、材料的光電磁性能

熟練掌握固體材料的四種電子能帶結(jié)構(gòu);金屬、(本征和非本征)半導(dǎo)體和絕緣體的電子傳導(dǎo)原理;本征半導(dǎo)體和非本征半導(dǎo)體的區(qū)別;溫度對(duì)金屬、半導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)電性能的影響規(guī)律;n 型和 p 型摻雜;溫度對(duì)金屬、半導(dǎo)體和絕緣體費(fèi)米能級(jí)的影響規(guī)律。

電導(dǎo)率，霍爾效應(yīng)，電導(dǎo)的宏觀參數(shù)。離子電導(dǎo)：離子遷移率，離子電導(dǎo)率，影響離子電導(dǎo)率的因素。

晶界效應(yīng)，表面效應(yīng)，西貝克效應(yīng)，p-n結(jié)。

材料的介電性能：介質(zhì)的極化、介質(zhì)損耗、介電強(qiáng)度、壓電性、熱釋電性、鐵電性。

材料的熱學(xué)性能：無機(jī)材料的熱容;晶態(tài)固體熱容的經(jīng)典理論及量子理論;無機(jī)材料的熱膨脹系數(shù);無機(jī)材料的熱傳導(dǎo)。

材料的光學(xué)性能：介質(zhì)的折射率及相對(duì)折射率，影響折射率的因素;色散，光的反射介質(zhì)對(duì)光的吸收規(guī)律，光吸收與光波長(zhǎng)的關(guān)系，介質(zhì)對(duì)光的散射，散射系數(shù)的影響因素，熒光、磷光，電致發(fā)光。

材料的磁學(xué)性能：表征參量和材料磁化的分類，磁矩，磁疇與磁滯回線。

8、材料的儀器分析方法

(1)掌握紫外-可見分光光度法的基本原理及應(yīng)用;

(2)掌握紅外光譜法的基本原理及應(yīng)用;

(3)掌握晶體的X射線衍射—晶體結(jié)構(gòu)分析基本原理及應(yīng)用;

(4)掌握掃描與透射電子顯微鏡分析技術(shù)基本原理及應(yīng)用;

(5)掌握電子衍射能譜法等材料成分分析方法及其基本原理;

(6)了解其他材料分析測(cè)試方法。

三、考試基本題型和考試方式

基本題型可能有：

(1)基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論等(名詞解釋、簡(jiǎn)答題等)：80~100分 。

(2)知識(shí)、理論的靈活運(yùn)用等(計(jì)算題、相圖分析題、論述題等)：50~70分。

強(qiáng)調(diào)考生掌握材料化學(xué)、材料物理的基礎(chǔ)知識(shí)以及綜合運(yùn)用的能力。

考試方式：考試時(shí)間180分鐘，滿分：150分。答題方式：筆試，閉卷。

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2023年蘇州科技大學(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