2017年河南理工大学973材料科学导论考研大纲硕士研究生入学大纲

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研究生入学考试《材料科学导论》考试大纲
一、考查目标
本课程主要考察学生掌握材料的成分、组织结构与材料性能之间的相互关
系，包括材料的微观结构、晶体缺陷、原子及分子的运动、材料的形变和再结晶、
相平衡及相图、材料的亚稳态等领域基本概念、基本原理及基本方法的情况。要
求考生具备相应的固体物理基础知识，具有一定的运用材料科学基础知识分析和
解决实际问题的能力。
二、知识点解析
1. 原子结构与键合
金属键理论及其应用；离子键理论及其应用；共价键理论及其应用。
2．固体结构
晶体学基础（晶体、晶体结构、空间点阵、阵点、晶胞、晶向晶面指数、晶
带定律和晶面间距计算公式等）；极射投影原理和倒易点阵；三种典型的金属晶
体结构（点阵常数、晶胞原子数、配位数、致密度和间隙）；合金相结构及其影
响因素（固溶体和中间相的性质及其影响因素）；晶态和非晶态的特点（玻璃和
玻璃化转变温度）。
３．晶体缺陷
点缺陷的分类和平衡浓度对点缺陷形成的影响；过饱和点缺陷及其应用；位
错的基本类型和特征（刃位错、螺位错和混合位错）；柏氏矢量，位错的运动（滑
移、攀移和交割）、位错的弹性性质（位错的应力场、应变能、线张力和位错间
的交互作用力）；位错的形成和增殖；实际晶体结构中的位错（单位位错、全位
错、不全位错和部分位错，堆垛层错，位错反应的概念及条件，扩展位错，束集）；
晶界（小角度晶界结构的分类、大角度晶界的结构、晶界能和晶界特性）；孪晶
概念及孪晶界的分类；相界概念及相界的分类。
４．固体中原子及分子的运动
菲克第一定律的含义和各参数的量纲；菲克第二定律方程解的应用（一些较
简单的扩散问题）；柯肯达尔效应的起因，以及标记面漂移方向与扩散偶中两组
元扩散系数大小的关系；扩散驱动力和热力学因子判断条件（上坡扩散和下坡扩
散）；影响扩散的主要因素；计算和求解扩散系数及扩散激活能；反应扩散的概
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念。
5．材料的形变和再结晶
弹性形变的本质和特征；弹性的不完整性和粘弹性；塑性变形和弹性变形的
各种特点；比较塑性变形的两种基本形式：滑移与孪生的异同点；多晶体塑性变
形机制；Hall-Petch 公式及其应用（细晶强化）；几种强化的概念及机制（弥散强
化、沉淀强化、加工硬化和细晶强化）；屈服现象与应变时效的概念及机制；形
变织构与残余应力；回复和再结晶（机制、动力学、影响因素和区别）；一次与
二次再结晶，以及静态与动态再结晶的区别。
6．单组元相图和纯晶体的凝固
吉布斯相律的应用；晶体的凝固（液态结构的特征和凝固的热力学条件）；
均匀形核和非均匀形核的临界晶核半径和形核功的推导；晶体的生长方式及其对
生长方式的影响；合金相结构及其影响因素（固溶体和中间相的性质及其影响因
素）；液-固界面结构和液-固界面前沿液体的温度分布对晶体的影响；凝固理论
的应用（细晶获得的途径和单晶制备的方法）。
7．单组元相图和纯晶体的凝固
多相平衡成分确定的公切线方法；两相混合物的自由能的确定及杠杆法则的
应用；自由能-成分曲线与相图之间的转化；二元相图的几何规律；固溶体的平
衡凝固与非平衡凝固；共晶合金的平衡凝固与组织组成体、组成相的相对计算；
共晶合金的非平衡凝固的组织类型（伪共晶和离异共晶）；包晶合金的平衡凝固
与组织组成体、组成相的相对计算；调幅分解的判据与特点；二元相图恒温转变
的类型；根据相图判断合金的使用性能和工艺性能；铁碳相图的组织及其性能；
固溶体的凝固理论；合金铸锭（件）的组织与缺陷。
8．三元相图
等边和等腰成分三角形表示成分的特点；直线法则、杠杆定律和重心定律的
含义及应用；根据液、固相线投影来判断合金凝固温度范围的方法；根据固态完
全不溶的三元共晶投影图，分析合金凝固过程和计算组织组成体相对含量的方
法；相接触法则；根据液相面交线的投影判断三元系中四相平衡反应的类型。
三、教材选择
《材料科学基础》，胡赓祥、蔡珣、戎咏华编著，上海交通大学出版社，2006
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年 7 月第 2 版；
《材料科学基础辅导与习题》，蔡珣、戎咏华编著，上海交通大学出版社，
2003 年 8 月第 1 版。
考试分值为 100 分，考试时间为 120 分钟。