2021江西科技师范大学材料科学基础研究生考试大纲 正文

923  材料科学基础


参考书目及考试大纲：
本《材料科学基础》考试大纲适用于江西科技师范大学材料物理与化学、材料学、材料加工工程、材料化学等专业的硕士研究生入学考试。
一、试题范围
1. 材料结构、扩散、界面与固态相变（35-45%）
1.1 材料的结构（10-15%）
目的与要求：掌握常见金属的晶体结构、离子化合物结构，了解高分子材料的结构
1) 常见的晶体结构
晶体化学基本原理、典型金属的晶体结构、无机化合物晶体结构
重点：晶体紧密堆积原理，常见的金属和离子化合物结构类型
2）固溶体和金属间化合物的晶体结构、置换固溶体及影响因素、间隙固溶体、有序固溶体
重点：固溶体的类型及特点、固溶体的影响因素
3）高分子材料结构，硅酸盐晶体结构
高分子链结构、聚集态结构、硅酸盐晶体结构：岛状结构、组群状结构、链状结构、层状结构和架状结构
重点：硅酸盐的晶体结构类型及特点
4）非晶态固体结构及准晶体
玻璃的概念、通性、结构、硅酸盐玻璃和金属玻璃、准晶体的结构模型、制备、性能与应用
重点：非晶体的结构特点
1.2 晶态固体中的扩散（5-10%）
目的与要求：掌握扩散的宏观规律，微观机制，热力学驱动力和反应扩散
1）扩散的宏观规律
菲克第一定律与稳态扩散、菲克第二定律与非稳态扩散
重点：菲克第一、二定律的定义及应用
2）扩散的微观机制
扩散机制、固态原子的无规行走及相关效应、原子跳动与扩散系数的微观表达式
重点：扩散的微观机制及与宏观机制的联系
3）扩散系数
扩散系数与扩散激活能、扩散系数的测定及影响扩散系数的因素、本征扩散系数与互扩散系数
重点：扩散系数的推导及影响因素，柯肯达尔效应
4）扩散的热力学分析
推动扩散原子定向迁移的“力”、 菲克定律的普遍形式、上坡扩散
重点：扩散热力学分析和上坡扩散
5）反应扩散与离子晶体中的扩散
反应扩散概念、离子晶体的缺陷、离子晶体中扩散系数的确定、离子电导率与扩散系数的关系
重点：扩散规律，扩散机制，扩散热力学
1.3晶态固体材料中的界面（5-10%）
目的与要求：掌握表面、界面的定义、分类、性质，了解相界面的定义、分类和特点
1）晶体表面
表面结构与性质、表面能与晶体的平衡外形
重点：表面的定义和结构特点
2）晶界结构与晶界的能量

界面的5个自由度、小角度、大角度晶界
重点：小角度晶界的分类，结构特点，晶界的能量
3）晶界的偏析与迁移
晶界的平衡偏析及影响因素、晶界迁移速度、晶界迁移驱动力、影响晶界迁移率的主要因素、
重点：晶界迁移的驱动力及影响因素
4）相界面
共格界面、半共格、非共格界面、界面能与显微组织形貌
重点：相界结构
1.4 固态相变（10-15%）
目的与要求：掌握固态相变的一般规律以及脱溶沉淀、调幅分解、共析转变和马氏体相变等几种典型相变的特点
1）固态相变总论
固态相变的特点及分类、固态相变的形核与长大、固态相变动力学
重点：固态相变的分类，特点及形核、长大
2）成分保持不变的相变
多型性转变、块体转变、有序－无序转变
重点：有序参量，有序转变特点
3）过饱和固溶体的分解
脱溶沉淀过程、方式、脱溶沉淀热力学、等温沉淀的动力学、调幅分解、沉淀相粗化、沉淀强化机制
重点：脱溶沉淀的过程，沉淀相的结构及对性能的影响
4）共析转变
共析转变的热力学、珠光体的形成过程、共析转变动力学、先共析与伪共析转变、珠光体的组织热点及力学性能
重点：共析转变的形核、长大和转变的热力学
5）马氏体转变、贝氏体转变与过冷奥氏体转变动力学图
马氏体转变的基本特征、马氏体转变的晶体学、马氏体转变的动力学、热力学、贝氏体转变特征、过冷奥氏体转变动力学图
重点：马氏体转变的特点和热力学
2. 相图与材料的凝固（20-25%）
2.1 相平衡与相图（15%）
目的与要求：掌握相图的基本规律，铁碳相图的基本知识和相图热力学
1）相与相平衡
组元、相、相平衡、自由度与相律
重点及难点：相图的基本概念，相律
2）单元系相图
单元系相图的表示和实验测定方法、相图分析、有晶型变化的单元系相图
重点：单元系相图的标示及有晶型变化相图的特点
3）二元系相图
杠杆定律、二元系相图的类型和几何规律、二元系相图的分析
重点：杠杆定律和二元相图的几何规律
4）铁碳相图
铁碳合金的组元及基本相、 Fe－Fe3C相图分析、铁碳合金及平衡结晶分析、碳对铁碳合金的组织与性能的影响、铁－石墨相图
重点：铁碳相图的分析和组织组成物特点
5）相图的热力学解释
单元系相图热力学、二元系相图热力学、由自由能－成分曲线合成相图
重点：相平衡的判据，自由能-成分曲线的特点
6）三元系相图
三元系相图的表示方法、三元系平衡相的定量法则、三元匀晶、共晶相图
重点：三元系平衡相的定量法则、三元匀晶相图
2.2 材料的凝固（5-10%）
目的与要求：掌握纯金属、固溶体合金、共晶合金结晶的原理，特点，了解常见凝固技术及机制
1）纯金属的结晶
结晶的过冷现象及热力学条件、液态金属结构、金属的结晶过程、形核与长大
重点：过冷的定义和晶体的形核、长大
2）固溶体合金的结晶
非平衡态的结晶、固溶体合金结晶过程时溶质的重新分布、合金凝固过程中的成分过冷、界面稳定性与晶体生长形态
重点：非平衡凝固，成分过冷
3）共晶合金结晶
共晶转变机制、共晶组织形貌、亚共晶与过共晶合金中初生相形态、共晶系合金的非平衡结晶、铸锭组织的形成与控制
重点：共晶合金的形核、长大，非平衡结晶
4）凝固技术
定向凝固、单晶制取及区域提纯
重点：结晶热力学，共晶合金结晶，凝固技术
3.缺陷、材料形变与强韧化（35-45%）
3.1晶体结构缺陷（15-20%）
目的与要求：掌握点缺陷、线缺陷的定义、分类、特点以及实际晶体中的位错
1）点缺陷
点缺陷的形成、点缺陷的平衡浓度、运动与作用、过饱和点缺陷
重点：点缺陷的类型，缺点浓度方程的推导及点缺陷浓度的计算
2）位错的结构
位错的类型、柏氏矢量、晶体中位错的组态和位错密度
重点：柏氏矢量的定义，位错的分类及各自特点
3）位错的应力场和运动
位错的应力场、弹性应变能与线张力、位错的运动
重点：位错的受力和滑移、攀移
4）位错与晶体结构缺陷的交互作用，位错的增殖、塞积与交割
位错间的交互作用，与点缺陷的交互作用、位错的增殖、塞积与交割
重点：位错间的交互作用，位错的增殖机制
5）实际晶体中的位错
全位错和不全位错、位错反应、扩展位错、其他晶体中的位错
重点：面心立方晶体中的位错
3.2 材料的变形与再结晶（15-20%）
目的与要求：掌握单晶、多晶塑性变形的机制、特点，掌握塑性变形对材料组织结构和性能的影响，掌握回复、再结晶对塑性变形材料组织结构和性能的影响
1）材料的弹性变形
基本概念、广义虎克定律及弹性系数、弹性的不完整性
重点：材料的弹性变形和弹性的不完整性
2）单晶体的塑性变形
滑移系及临界分切应力、滑移的位错机制、滑移过程中的晶面转动现象、孪生、扭转
重点：滑移和孪生特点及区别，临界分切应力定律
3）多晶体的塑性变形
多晶体变形时晶界的作用、多晶体塑性变形特点、晶界对强度的影响
重点：多晶体塑性变形的特点，晶界对变形的影响
4）塑性变形对材料组织和性能的影响
冷变形金属的组织与结构变化、冷变形金属的加工硬化、形变织构、高分子材料的塑性变形结构变化
重点：冷变形的组织结构特点，加工硬化的定义及特点
5）晶体的断裂
晶体断裂机理、冷变形金属的内应力和储存能
重点：断裂机理
6）冷变形金属的回复
回复过程特征，机制、回复动力学
重点：回复的定义和机制，回复对材料的亚结构、性能影响
7）冷变形金属的再结晶
再结晶的形核与长大、再结晶动力学、再结晶温度及晶粒大小、晶粒长大、晶体的高温变形
重点：再结晶的形核、长大，再结晶温度的影响因素、高温晶体的塑性变形，动态回复，动态再结晶
3.3 材料的强韧化（5%）
目的与要求：总结归纳材料的强韧化措施及其机理
1）材料强化的基本原理
2）材料韧化的基本原理及常用方法
重点：强化方法及强化机理

二、考试题型和出题原则说明

 1. 题型
考题共分名词解释、理论分析题和工程应用基础题三个板块，原则上名词解释分值不超过总分值的15%，其余部分由出题教师自由调配。

2. 出题原则
考研专业基础课的试题以中等偏上的题为主，类型以基础性、综合类试题为主，尽量避免对于广大考生来说过于专业和抽象难懂的内容，考研试题的内容要求涵盖提纲所有要求考核的内容，提纲中所列重点必须考，题量适中，保证考生基本能答完试题并有时间检查。

三、主要参考教材（参考书目）
1、《材料科学基础》（第三版），胡赓祥蔡珣戎咏华编著，上海交通大学出版社。
2、《材料科学基础辅导与学习》（第三版），蔡珣戎咏华编著，上海交通大学出版社。
3、《热处理原理与工艺》，石湘琴编著，机械工业出版社

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