2021石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)研究生考試大綱 正文

碩士生入學(xué)考試《材料科學(xué)基礎(chǔ)》考試大綱
 
課程名稱：材料科學(xué)基礎(chǔ)
Ⅰ、考試總體要求
掌握金屬材料、無機非金屬材料以及高分子材料的共性基礎(chǔ)理論，研究材料的結(jié)構(gòu)、缺陷、相圖、凝固與擴散等共性理論及規(guī)律，包括材料的原子結(jié)構(gòu)，材料的晶體結(jié)構(gòu)與缺陷，金屬材料、無機非金屬材料以及高分子材料的結(jié)構(gòu)特點，典型相圖的特征及分析，材料的組織結(jié)構(gòu)，凝固的基本理論等，要求學(xué)生掌握比較全面系統(tǒng)的材料科學(xué)基礎(chǔ)理論及知識，具備材料結(jié)構(gòu)分析的基本能力。
Ⅱ、考試方式
1、考試方法：筆試，閉卷，滿分150分。
2、考試時間：180分鐘。
Ⅲ、試卷結(jié)構(gòu)
1、題型及分?jǐn)?shù)比例
選擇題10-20%   填空題 15-20%   分析簡答題 30-40%   計算題 10-20%
2、試題難易及分?jǐn)?shù)比例
較易40%     中等難度50%      較難10%
Ⅳ、主要參考書
1、材料科學(xué)基礎(chǔ). 付華，張光磊主編，北京大學(xué)出版社，2016.10。
2、材料科學(xué)基礎(chǔ). 徐恒鈞主編，北京工業(yè)大學(xué)出版社，2002
3、材料科學(xué)基礎(chǔ). 陶杰、姚正軍等編，化學(xué)工業(yè)出版社，2006。
Ⅴ、考試的內(nèi)容及比例
    考試的主要內(nèi)容包括材料的原子結(jié)構(gòu)，材料的晶體結(jié)構(gòu)與缺陷，金屬材料、無機非金屬材料以及高分子材料的結(jié)構(gòu)特點，典型相圖的特征及分析等有關(guān)內(nèi)容。具體的考試內(nèi)容有：
1 材料的原子結(jié)構(gòu)（5～ 10％）：
（1）材料科學(xué)主要研究的核心問題。
（2）材料的結(jié)構(gòu)的三個水平。
（3）根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)，材料是如何分類的？
（4）金屬材料、陶瓷材料（無機非金屬材料）、高分子聚合物材料各以什么結(jié)合鍵為主？
2、晶體學(xué)基礎(chǔ)（20 ～ 30％）：
（1）晶體與非晶體、晶格與晶胞等基本概念。晶體與非晶體的最根本區(qū)別？
（2）晶向指數(shù)與晶面指數(shù)表示方法，理解晶體投影的表示方法。表征晶體中晶向和晶面的方法？
（3）理解晶體的宏觀對稱性，對稱要素和對稱操作。晶族，晶系，布拉菲Bravais點陣，點群和空間群的基本概念和數(shù)目。
3. 材料的結(jié)構(gòu)（20 ～ 30％）
（1）金屬材料典型結(jié)構(gòu)（bcc、fcc、hcp）類型及性能特點。fcc、bcc、hcp晶體的結(jié)構(gòu)特征分析，包括最密排方向，最密排面，配位數(shù)，致密度，密度計算等。
（2）掌握常見無機化合物的晶體結(jié)構(gòu)，CsCl型，NaCl型結(jié)構(gòu)，CaF2型和MgO型晶體結(jié)構(gòu)特征。
（3）掌握硅酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)特點和類型。硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中的基本結(jié)構(gòu)單元是什么？根據(jù)硅酸鹽晶體的絡(luò)陰離子特征判斷晶體結(jié)構(gòu)類型
（4）掌握高分子材料的組成和結(jié)構(gòu)特征，掌握高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)特點，初步理解高分子材料的性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
4、晶體結(jié)構(gòu)缺陷（20～ 25％）：
（1）按幾何組態(tài)，晶體中的缺陷分類。
（2）點缺陷、線缺陷、面缺陷各包括哪些？位錯的類型有哪些？
（3）空位、刃型位錯和螺型位錯、柏氏矢量、滑移與攀移等基本概念。
（4）點缺陷的類型及形成，點缺陷對性能的影響。
（5）立方晶系中刃型位錯和螺型位錯原子模型及其對應(yīng)的柏氏矢量。描述位錯性質(zhì)及特征的是什么？如何根據(jù)位錯線與柏氏矢量的關(guān)系判斷位錯的性質(zhì)？柏氏矢量實際上反應(yīng)了位錯線周圍區(qū)域的什么變化？
（6）位錯的基本運動方式有什么？位錯滑移一般沿著晶體的什么面和什么方向進行？
（7）理解位錯的應(yīng)力場與彈性能，位錯與位錯間的交互作用，位錯與點缺陷間的交互作用，位錯增殖、塞積和交割等。
（8）位錯反應(yīng)的幾何條件和能量條件。全位錯、不全位錯、Shockley 不全位錯和Franker不全位錯的概念。
（9）綜合分析刃位錯和螺位錯的異同點。
（10）表面能來源于什么？大、小角度晶界的晶界結(jié)構(gòu)模型，晶界的特性。共格、半共格和非共格相界面特征。晶界遷移的驅(qū)動力是什么？
（11）界面能對顯微組織形貌的影響。在晶粒內(nèi)部形成第二相時，若第二相和基體之間的界面能大，則其一般為什么形狀，若要減少彈性應(yīng)變能，一般會長成什么形狀？
5、相圖（30 ～ 40％）：
（1）合金、組元、相、組織、組織組成物、相律、杠桿定律的基本概念。在二元系合金相圖中，杠桿法則只能用于什么相區(qū)？
（2）二元相圖的特點及分析方法，分析相變過程及相與組織組成物的計算。平衡凝固是指什么？
（3）Fe-Fe3C平衡相圖，分析相和組織轉(zhuǎn)變過程，計算平衡轉(zhuǎn)變時相組成和組織組成物的相對含量，繪制室溫組織示意圖。理解相與組織的區(qū)別和聯(lián)系。
（4）三元系的成分表示方法，三相平衡區(qū)和四相平衡區(qū)空間結(jié)構(gòu)特點和截面圖中的形狀及應(yīng)用。固態(tài)互不溶的三元共晶相圖的投影圖結(jié)晶過程和相與組織分析及杠桿定律的應(yīng)用。
6、擴散（3 ～ 5％）：
（1）擴散與擴散系數(shù)的基本概念。擴散的機理有哪些？
（2）菲克第一和第二定律的適用條件。
（3）柯肯達爾效應(yīng)的基本概念。影響擴散系數(shù)的因素。
（4）上坡擴散與反應(yīng)擴散的概念。 
7、材料的凝固（5 ～ 8％）：
（1）凝固過程包括什么？凝固的驅(qū)動力是什么？凝固的阻力是什么？凝固形核的方式有哪些？
（2）什么是過冷現(xiàn)象？什么是成分過冷？成分過冷對晶體生長形貌的影響？
（3）固溶體結(jié)晶的形核條件有哪些？固溶體結(jié)晶與純金屬結(jié)晶的差異有哪些？
（4）晶體生長形態(tài)（平面/樹枝晶）和其成分（純物質(zhì)/合金）和溫度梯度（正/負）的關(guān)系？
（5）共晶轉(zhuǎn)變特點及共晶組織形貌有哪些？
（6）分析平衡結(jié)晶和非平衡結(jié)晶的不同。固溶體不平衡凝固時，什么條件下凝固后溶質(zhì)分布愈不均勻，宏觀偏析愈嚴(yán)重？
    （7）鑄錠三晶區(qū)有哪些？

石家莊鐵道大學(xué)

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