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

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)會如何分析、解決工程實際問題，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、測試和加工的能力。同時，要求考生具有抽象的空間思維能力和綜合運用所學(xué)的知識分析和解決問題的能力。

二、考試方法和考試時間

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(四個量子數(shù))

(2)原子間的鍵合(金屬鍵、離子鍵、共價鍵、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、離子晶體和共價晶體的結(jié)構(gòu)

(1)離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則(正、負離子配位規(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)共價晶體結(jié)構(gòu)

(三)晶體缺陷

1、點缺陷

(1)點缺陷的形成

(2)點缺陷的平衡濃度

(3)點缺陷的運動

2、位錯

(1)位錯的基本類型和特征(刃型、螺型、混合型)

(2)柏氏矢量(概念、性質(zhì)、表示方法)

(3)位錯的運動(滑移、攀移、交割)

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

(5)位錯的生成和增殖(位錯密度、位錯的生成、位錯的增殖)

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

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動

1、擴散的表象理論

(1)菲克第一定律

(2)菲克第二定律

(3)擴散方程的解(兩端成分不受擴散影響的擴散偶)

(4)置換型固溶體中的擴散(Kirkendall效應(yīng))

2、擴散的熱力學(xué)分析

3、擴散的原子理論

(1)擴散的微觀機制

(2)原子跳躍和擴散系數(shù)

4、擴散激活能

5、影響擴散的因素

6、反應(yīng)擴散

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

3、回復(fù)與再結(jié)晶

(1)冷變形金屬在加熱時組織和性能的變化

(2)回復(fù)(動力學(xué)、機制)

(3)再結(jié)晶(形核和長大、動力學(xué)、影響因素)

(4)晶粒長大(正常長大、異常長大)

(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)晶體的長大(晶體長大的條件、固液界面結(jié)構(gòu)、晶體長大機制和速率)

(4)結(jié)晶動力學(xué)和凝固組織

(七)二元相圖

1、二元相圖的表示、測定方法和幾何特征

(1)相圖的表示與測定方法

(2)二元相圖熱力學(xué)的基本要點(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)二元勻晶相圖(固溶體平衡及非平衡凝固、杠桿定律計算)

(2)二元共晶相圖(平衡及非平衡凝固、組織形態(tài)、杠桿定律計算)

(3)二元包晶相圖(平衡及非平衡凝固、杠桿定律計算)

(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

(一)原子間鍵合的種類及特點

(二)晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標定

(三)晶體結(jié)構(gòu)中原子間隙的計算

(四)晶體缺陷的種類、運動方式及特點

(五)菲克第一定律和第二定律的表達式及適用條件

(六)單晶體滑移、孿生變形的主要特點，熟練掌握滑移的微觀機理

(七)冷變形金屬在加熱時發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大時的條件、動力學(xué)特點、微觀機理和影響因素

(八)金屬結(jié)晶形核和長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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