2023年西北師范大學材料科學與工程專業(yè)考研材料科學基礎科目考試大綱

2023年西北師范大學材料科學與工程專業(yè)考研材料科學基礎科目考試大綱

一、考核要求

1 掌握晶體學基礎相關基本知識，包括空間點陣、結晶學指數、質點堆積方式等。能夠靈活運用晶體學基本知識分析晶體結構相關問題;熟悉單質和簡單無機化合物的晶體結構;了解硅酸鹽晶體及高分子材料的結構。

2 掌握晶體結構缺陷產生的原因、類型及特點，包括結構缺陷反應方程式及缺陷濃度的影響因素;理解位錯的運動及其與材料性能之間的關系;掌握固溶體、非化學計量化合物的缺陷特點及形成限制。能夠進行缺陷類型判別及濃度計算。建立晶體結構缺陷與材料性質、材料的動力學過程之間的定性過定量關系：了解固溶體、非化學計量化合物的形成條件極其與材料性質之間的相互關系，具備運用相關知識對材料實施改性的初步基礎

3 理解非晶態(tài)結構的結構特性、性質及形成條件。熟悉晶態(tài)-非晶態(tài)結構、性質的差異及相互轉換，非晶態(tài)的形成方法及結構模型;

4 掌握固體表面及結構特點;了解固體界面特征;掌握潤濕和粘附相關機理，并能應用相關知識解釋材料表面改性。熟悉表面、界面相與體相在結構及性質上的差異、界面行為等，能夠運用界面知識理解材料的環(huán)境行為。

5 掌握相平衡及其研究方法;掌握單元、二元和三元系統(tǒng)相圖的識別與分析。能夠運用基本原理熟練地分析各種專業(yè)相圖;能夠利用相圖對材料制備過程進行分析和計算。

6 熟練掌握固體擴散微觀機制和擴散系數的計算;掌握擴散動力學方程及其應用;理解并能多元系統(tǒng)中的擴散現(xiàn)象。能夠靈活運用擴散基本原理，解決材料加工制備過程中的擴散問題。

7 熟練掌握成核-生長相變的基本理論，了解液-液相變，掌握固態(tài)相變機理及其對材料性能的影響規(guī)律。

8 熟練掌握固態(tài)反應的基本原理、以及不同動力學條件下的固態(tài)反應速率計算，包括固態(tài)反應特征、機理及動力學過程等;理解固態(tài)反應的影響因素;了解材料制備中的插層反應。能夠固態(tài)反應動力學關系，解決簡單的材料制備進程問題。掌握各種動力學過程的描述方法及動力學方程建立、求解、應用的基本條件;通過動力學過程中各種宏觀、微觀、內在、外在影響因素的改變與控制實現(xiàn)對顯微結構和性質的調控。

9 掌握固相燒結過程、機理及其影響因素;理解再結晶和晶粒長大現(xiàn)象及機理;了解液相燒結及非常規(guī)燒結方式。

10 掌握材料失效的主要方式、機理及其防護措施。

11了解疲勞與斷裂的基本原理。

二、考核評價指標

材料科學基礎是針對材料科學與工程學術型碩士生、材料與化工專業(yè)型碩士生材料方向的專業(yè)課考試科目。考試對象為參加全國碩士研究生入學考試的準考考生。該課程旨在考查學生對材料科學基礎理論知識和有關設備的掌握程度，以及運用基礎理論知識，分析和解決材料組成與結構、制備與加工、性質、使用性能等之間相互關系及制約規(guī)律的能力。它的評價標準是高等學校優(yōu)秀本科畢業(yè)生能達到的水平，以保證被錄取者具有較好的材料科學基礎理論和應用基礎知識，能較好的適應入學后學習與科研工作。

三、考核內容

第一章 材料概述

1材料的定義及材料的重要性;

2材料的分類，金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料的特點;

3材料的組成-制備(工藝)條件-結構-性能-材料用途之間的相互關系;

4材料結構層次、工程材料常見性質與性能、材料的加工工藝、材料性能的環(huán)境效應;

5材料的選擇。

第二章 晶體結構

1 晶體學基礎，包括空間點陣、晶胞、結晶學指數、晶向與晶面的關系、晶帶軸定理、倒易點陣;

2晶體中質點間的結合力、晶體的結合力與結合能;

3最緊密堆積原理與方式、同質多晶與類質同晶及晶型轉變，影響離子晶體結構的因素;

4金屬晶體的結構、非金屬元素單質的晶體結構;

5無機化合物晶體結構：AX型、AX2型、A2X3型、AB2O4(尖晶石)型結構與性能、無機化合物結構與鮑林規(guī)則;

6硅酸鹽晶體的組成表征、結構特點及分類，包括島狀結構、組群狀結構、鏈狀結構、層狀結構、架狀結構硅酸鹽晶體結構與性能;

7高分子材料結構，包括高分子的鏈結構、高分子的聚集態(tài)結構。

第三章 晶體結構缺陷

1晶體結構缺陷的類型;

2點缺陷，包括點缺陷的符號表征--、缺陷反應表示方法、缺陷濃度的計算、熱缺陷在外力作用下的運動、熱缺陷與晶體的離子導電性;

3線缺陷，包括晶體的塑形和強度、位錯的類型、位錯的伯格斯矢量及位錯的性質、位錯的運動;

4面缺陷，包括晶界(位錯界面)、堆積層錯、孿晶界面;

5固溶體，包括置換型固溶體、間隙型固溶體、形成固溶體后對晶體性質的影響、固溶體的研究方法;

6非化學計量化合物，包括n、p型半導體導電機理。

第四章 非晶態(tài)結構與性質

1熔體的結構和性質;

2玻璃的通性、轉變與形成;

3玻璃的結構：晶子學說、無規(guī)則網絡學說。

第五章 表面結構與性質

1固體的表面及其結構;

2固體的界面及其結構;

3潤濕與粘附。

第六章 相平衡和相圖

1相平衡及其研究方法;

2單元系統(tǒng)相圖及其解讀;

3二元系統(tǒng)相圖及杠桿規(guī)則;

4三元系統(tǒng)相圖及其解讀。

第七章 基本動力學過程-擴散

1擴散動力學方程-Fick定律及其應用;

2固態(tài)擴散機制與擴散系數;

3多元系統(tǒng)中的擴散;

4影響擴散的因素。

第八章 材料中的相變

1 相變的基本類型及條件;

2液相-固相的轉變——成核-生長相變;

3液相-液相的轉變——調幅分解;

4馬氏體相變;

5有序-無序轉變的動力學分析;

6 相變對材料性能的影響。

第九章 材料制備中的固態(tài)反應

1固態(tài)反應分類及特征;

2固態(tài)反應機理;

3固態(tài)反應動力學;

4材料制備中的插層反應;

5影響固態(tài)反應的因素。

第十章 燒結

1燒結的基本類型;

2燒結過程及機理;

3固相燒結;

4再結晶和晶粒長大;

5非常規(guī)燒結;

6影響燒結的因素。

第十一章 腐蝕與氧化

1材料腐蝕的基本概念，包括應力腐蝕、晶間(晶界)腐蝕;

2氧化和輻射損傷。

第十二章 疲勞與斷裂

1 疲勞;

2低溫斷裂與疲勞;

3高溫蠕變與疲勞;

4材料的疲勞與斷裂。

參考書目：

《材料科學基礎》，張聯(lián)盟、黃學輝、宋曉嵐主編，武漢理工大學出版社，第二版。

原文鏈接：

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