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《材料科学基础》考试大纲 I 、考查目标 1. 系统掌握材料基础理论知识，明确材料的成分、组织与性能之间的关系，具备一定的应用基础理论分析和解决实际问题的能力； 2. 与专业知识深度融合、有机结合的能力。 II 、考试形式和题型结构 一、试卷满分及考试时间 本试卷满分为 150 分，考试时间为 180 分钟。 二、答题方式 答题方式为闭卷、笔试。 三、试卷题型结构 题型分为：简答题、分析论述题、计算题等 III 、考查范围 一、固体结构 1. 熟悉空间点阵、晶胞、体心立方、面心立方、密排六方等结构的堆积方式等； 2. 掌握配位数、致密度、晶胞原子数、点阵常数与原子半径之间的关系；固溶体的类型；金属间化合物的基本类型及特点； 3. 重点掌握晶向指数和晶面指数的标定；晶向族、晶面族的确定；晶带定律的应用；晶面间距的计算；典型晶面面密度的计算；典型晶体结构、合金相的特点；面心立方结构的八面体间隙和四面体间隙的特点；固溶体的性质及影响固溶体溶解度的因素。 二、晶体缺陷 1. 熟悉晶体缺陷的分类，点缺陷的平衡浓度计算，面缺陷及体缺陷的定义及其对材料性能的影响；界面能的概念及界面能对相变的影响； 2. 掌握各类位错的定义及相关的基本概念，如滑移、滑移面、滑移方向、位错密度等；柏氏矢量的概念、确定与表征方法；柏氏矢量的确定方法物理意义；掌握部分位错、单位位错和全位错等；掌握位错的线张力、作用在位错上的力及位错间的交互作用力；层错、扩展位错及其宽度、束集和交滑移；界面能的概念及界面能对相变的影响；运动位错的交割等； 3. 重点掌握位错的基本类型、结构特征；柏氏矢量的特性，根据柏氏矢量定义各种位错（如刃位错、螺位错、混和位错）；螺位错、刃位错的应力场特点；位错的运动规律、滑移和塑性变形的关系。 Frank-Read 位错源、螺位错双交滑移的增殖机制及开动位错所需最小切应力的计算；小角晶界及大角晶界结构特点；掌握晶界的特性；肖克莱不全位错和弗兰克不全位错；面心立方晶体中典型的位错反应及结构、能量条件。 三、固体中原子及分子的运动 1.? 熟悉扩散系数 D 的表达式及影响扩散的因素； 2.? 掌握扩散的驱动力和扩散方向的判据；扩散机制、原子跳跃和扩散的关系及相应的扩散系数表达式；扩散第二定律的高斯解和正弦解的形式； 3. 重点掌握扩散第一定律的含义及各参数的量纲，能用第一定律解决一些扩散问题；掌握扩散第二定律的误差解，并用来解决一些简单扩散问题；掌握反应扩散的概念及特点，并能根据相图确定反应扩散渗层的组织分布及浓度分布。 四、材料的形变和再结晶 1. 熟悉热加工对材料组织与性能的影响； 2. 掌握派－纳力的概念及其表达式的含义；晶粒正常长大的驱动力及晶界迁移的规律、晶粒异常长大现象及再结晶织构；冷变形金属在加热时组织和性能的变化规律； 3. 重点掌握施密特定律的意义并能够熟练应用；单晶体拉伸时初始滑移系的确定方法及晶体转动规律；多晶体、固溶体及两相合金的塑性变形特点；细晶强化、固溶强化、弥散强化和形变强化的机制及强化效果表达式；屈服现象与应变时效及其对实际生产的影响与消除方法；塑性变形对材料组织与性能的影响；加工硬化行为与位错滑移的关系；回复机制及回复动力学在生产中的应用；再结晶形核机制及再结晶动力学在生产中的应用。 五、单组元相图及纯晶体的凝固 1. 熟悉相律及其应用；液态金属的结构特点；晶体长大的方式；凝固的本质； 2. 掌握非均匀形核的临界晶核半径和形核功的计算方法；单晶制备的基本要求和基本制备方法；液－固界面结构； 3. 重点掌握结晶的热力学条件、结构条件、能量条件与动力学条件；均匀形核的临界晶核半径和形核功的计算方法；液－固界面前沿液体的温度分布对晶体形态的影响；结晶理论的实际应用。 六、二元系相图及其合金的凝固 1. 熟悉多相平衡成分确定的公切线方法； 2. 掌握自由能－成分曲线与二元相图的对应关系；相、组织及组织组成物等基本概念；有效分配系数； 3. 重点掌握匀晶、共晶及包晶相图，并能根据相图分析合金平衡结晶过程及凝固组织；杠杆定律及相应的计算； Fe － Fe 3 C 及铁碳合金的平衡结晶过程和室温组织，以及相和组织的相对量计算；平衡状态下铁碳合金的成分、组织、性能之间的对应关系；二元合金的凝固，正常凝固方程及应用，成分过冷，合金铸锭的组织与缺陷。 七、三元相图 1. 熟悉三元合金相图的成分表示法； 2. 掌握等含量法则、等比例法则、直线法则、杠杆法则和重心定律的含义及应用；各相区的空间结构特点、在截面图中的形状特点及相区接触法则； 3. 重点掌握四相反应的类型及判断方法；水平截面图和垂直截面图的分析方法；根据投影图能熟练分析合金的凝固过程并计算组织组成物的相对量。 |
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