2018年石家庄铁道大学材料科学基础考研大纲

硕士生入学考试《材料科学基础》考试大纲
课程名称：材料科学基础
Ⅰ、考试总体要求
掌握金属材料、无机非金属材料以及高分子材料的共性基础理论，研究材料
的结构、缺陷、相图、凝固与扩散等共性理论及规律，包括材料的原子结构，材
料的晶体结构与缺陷，金属材料、无机非金属材料以及高分子材料的结构特点，
典型相图的特征及分析，材料的组织结构，凝固的基本理论等，要求学生掌握比
较全面系统的材料科学基础理论及知识，具备材料结构分析的基本能力。
Ⅱ、考试方式
1、考试方法：笔试，闭卷，满分 150 分。
2、考试时间：180 分钟。
Ⅲ、试卷结构
1、题型及分数比例
选择题 10-20% 填空题 15-20% 分析简答题 30-40% 计算题 10-20%
2、试题难易及分数比例
较易 40% 中等难度 50% 较难 10%
Ⅳ、主要参考书
1、材料科学基础. 付华，张光磊主编，北京大学出版社，2016.10。
2、材料科学基础. 徐恒钧主编，北京工业大学出版社，2002
3、材料科学基础. 陶杰、姚正军等编，化学工业出版社，2006。
Ⅴ、考试的内容及比例
考试的主要内容包括材料的原子结构，材料的晶体结构与缺陷，金属材料、
无机非金属材料以及高分子材料的结构特点，典型相图的特征及分析等有关内
容。具体的考试内容有：
1 材料的原子结构（5～ 10％）：
（1）材料科学主要研究的核心问题。
（2）材料的结构的三个水平。
（3）根据不同标准，材料是如何分类的？
（4）金属材料、陶瓷材料（无机非金属材料）、高分子聚合物材料各以什么结
合键为主？
2、晶体学基础（20 ～ 30％）：
（1）晶体与非晶体、晶格与晶胞等基本概念。晶体与非晶体的最根本区别？
（2）晶向指数与晶面指数表示方法，理解晶体投影的表示方法。表征晶体
中晶向和晶面的方法？
（3）理解晶体的宏观对称性，对称要素和对称操作。晶族，晶系，布拉菲
Bravais 点阵，点群和空间群的基本概念和数目。
3. 材料的结构（20 ～ 30％）
（1）金属材料典型结构（bcc、fcc、hcp）类型及性能特点。fcc、bcc、hcp
晶体的结构特征分析，包括最密排方向，最密排面，配位数，致密度，密度
计算等。
（2）掌握常见无机化合物的晶体结构，CsCl 型，NaCl 型结构，CaF2 型和
MgO 型晶体结构特征。
（3）掌握硅酸盐晶体的结构特点和类型。硅酸盐晶体结构中的基本结构单
元是什么？根据硅酸盐晶体的络阴离子特征判断晶体结构类型
（4）掌握高分子材料的组成和结构特征，掌握高分子的聚集态结构特点，
初步理解高分子材料的性能与结构的关系。
4、晶体结构缺陷（20～ 25％）：
（1）按几何组态，晶体中的缺陷分类。
（2）点缺陷、线缺陷、面缺陷各包括哪些？位错的类型有哪些？
（3）空位、刃型位错和螺型位错、柏氏矢量、滑移与攀移等基本概念。
（4）点缺陷的类型及形成，点缺陷对性能的影响。
（5）立方晶系中刃型位错和螺型位错原子模型及其对应的柏氏矢量。描述
位错性质及特征的是什么？如何根据位错线与柏氏矢量的关系判断位错
的性质？柏氏矢量实际上反应了位错线周围区域的什么变化？
（6）位错的基本运动方式有什么？位错滑移一般沿着晶体的什么面和什么
方向进行？
（7）理解位错的应力场与弹性能，位错与位错间的交互作用，位错与点缺
陷间的交互作用，位错增殖、塞积和交割等。
（8）位错反应的几何条件和能量条件。全位错、不全位错、Shockley 不全
位错和 Franker 不全位错的概念。
（9）综合分析刃位错和螺位错的异同点。
（10）表面能来源于什么？大、小角度晶界的晶界结构模型，晶界的特性。
共格、半共格和非共格相界面特征。晶界迁移的驱动力是什么？
（11）界面能对显微组织形貌的影响。在晶粒内部形成第二相时，若第二相
和基体之间的界面能大，则其一般为什么形状，若要减少弹性应变能，
一般会长成什么形状？
5、相图（30 ～ 40％）：
（1）合金、组元、相、组织、组织组成物、相律、杠杆定律的基本概念。
在二元系合金相图中，杠杆法则只能用于什么相区？
（2）二元相图的特点及分析方法，分析相变过程及相与组织组成物的计算。
平衡凝固是指什么？
（3）Fe-Fe3C 平衡相图，分析相和组织转变过程，计算平衡转变时相组成和
组织组成物的相对含量，绘制室温组织示意图。理解相与组织的区别和联系。
（4）三元系的成分表示方法，三相平衡区和四相平衡区空间结构特点和截
面图中的形状及应用。固态互不溶的三元共晶相图的投影图结晶过程和相与组织
分析及杠杆定律的应用。
6、扩散（3 ～ 5％）：
（1）扩散与扩散系数的基本概念。扩散的机理有哪些？
（2）菲克第一和第二定律的适用条件。
（3）柯肯达尔效应的基本概念。影响扩散系数的因素。
（4）上坡扩散与反应扩散的概念。
7、材料的凝固（5 ～ 8％）：
（1）凝固过程包括什么？凝固的驱动力是什么？凝固的阻力是什么？凝固
形核的方式有哪些？
（2）什么是过冷现象？什么是成分过冷？成分过冷对晶体生长形貌的影
响？
（3）固溶体结晶的形核条件有哪些？固溶体结晶与纯金属结晶的差异有哪
些？
（4）晶体生长形态（平面/树枝晶）和其成分（纯物质/合金）和温度梯度（正
/负）的关系？
（5）共晶转变特点及共晶组织形貌有哪些？
（6）分析平衡结晶和非平衡结晶的不同。固溶体不平衡凝固时，什么条件
下凝固后溶质分布愈不均匀，宏观偏析愈严重？
（7）铸锭三晶区有哪些？