苏州科技大学2021年硕士研究生入学初试考试大纲

    命题学院：材料科学与工程学院

    考试科目名称：材料科学基础

    说明：常规考试用具及带有函数计算和四则运算的普通计算器。

    本考试是测试考生掌握材料学科专业知识以及综合运用的能力。考试范围包括本大纲规定的内容。

    一、考试基本要求

    《材料科学基础》考试大纲适用于报考材料科学与工程专业硕士研究生的入学考试。本考试是为招收材料科学与工程专业硕士生而拟设的具有选拔功能的考试。其主要目的是测试考生对材料科学基础知识的掌握程度及运用能力，系统掌握材料制备方法与性能研究有关概念、基本原理以及材料的构效关系，掌握结构与性质之间的关系，以及各类材料(无机、金属、有机、高分子和半导体)的基本结构、性质与应用等。具有基本学科的思维方法和理论联系实际独立分析问题解决问题的能力。学会用辩证唯物主义的观点和逻辑思维去认识材料性质变化的本质。重点考察考生以下几个方面的能力：

    1.具备材料学科相关的基础专业知识。

    2.具有扎实的基本功。

    3.具备一定的运用基础知识分析、解决实际问题的能力。

    二、考试内容和考试要求

    1、原子结构与化学键

    掌握能带理论、了解价键理论、杂化轨道理论、分子轨道理论的基本概念，熟练掌握原子基本结构，电子亲和能，电负性，核外电子排布，元素周期表；掌握原子之间相互作用力与势能，各种结合键(金属键、离子键、共价键、氢键等)的基本概念、特点、代表材料，能通过化学键及原子间作用力和键能分析材料的物理化学性能。

    2、晶体学基础

    理解晶体定义和七大晶系的分类，熟练掌握简单立方、体心立方、面心立方和密排六方等结构的堆积方式、配位数、致密度、晶胞原子数与原子半径之间的关系，熟练掌握各种结构中晶向指数和晶面指数，以及晶向族、晶面族的确定；理解单晶与多晶的定义和特性；

    掌握空间点阵和晶胞的基本概念，选取晶胞的原则，七大晶系和14种布拉菲点阵各自的特点，点阵参数。学会晶向指数和晶面指数的标定，晶向和晶面的特殊关系；晶带定理、晶面间距d（hkl）及其求法，晶体对称性。典型晶体结构及其晶体学特点（包括晶胞形状、晶胞内原子数、晶格常数与原子半径、配位数、致密度、各类间隙尺寸与个数，面密度和线密度，最密排面和最密排方向，滑移系数目、堆垛方式等），利用典型晶体结构特征进行的相关计算。

    基本概念：阵点、空间点阵、晶格、晶胞、晶面、晶面指数、晶面族，晶向、晶向指数、晶向族、晶带、晶带定理、晶面间距、配位数、致密度、八面体间隙、四面体间隙、同素异构体、多晶型性转变、合金、组元、相、组织、显微组织、宏观组织、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、有序固溶体、无序固溶体、有限固溶体、无限固溶体、一次固溶体、二次固溶体、正常价化合物、电子化合物、间隙相、间隙化合物、电子浓度、电负性、准晶、非晶。

    3、金属、陶瓷和高分子结构

    掌握陶瓷材料典型晶体结构，阴阳离子半径比确定晶体结构，同素异形体；高分子材料结构，同分异构体，高分子晶体，非晶高分子，热塑高分子，热固高分子，弹性体，高分子材料结构与性能关系。

    区别概念：晶体与非晶体，空间点阵和晶体结构，各向同性与各向异性，相和组织，固溶体和中间相，间隙固溶体和置换固溶体，有序固溶体和无序固溶体，有限固溶体和无限固溶体，一次固溶体和二次固溶体，间隙相和间隙化合物，电子化合物和正常价化合物，

    晶体中的各向同性与各向异性，实际晶体的伪各向异性。同素异构体、多晶型性转变及特点。

    离子晶体的结构规则（鲍林规则）。典型的离子晶体的结构与性能特点。硅酸盐晶体的分类、组成及结构的基本特点。共价晶体及其特征。

    4、相图与相变

    掌握相图的表示与测定方法，二元相图中相律应用，热力学曲线的公切线原理。杠杆定律及应用，相接触法则。二元相图的几何规律及复杂相图的分析方法。

    几种基本相图：匀晶相图、共晶相图、包晶相图及共析相图的分析。（1）分析点、线和平衡反应，会写出反应式；（2）分析相应合金的结晶过程及结晶后的组织组成和相组成；（3）熟练杠杆定律在这几种相图中的应用，计算相组成物与组织组成物的百分含量；（4）典型合金的平衡结晶转变过程和不平衡结晶转变过程及转变组织；（5）明确合金结晶过程与纯金属结晶过程的异同点；（6）非平衡共晶、离异共晶和伪共晶的组织特点、形成条件；（7）偏析及其解决办法。

    根据相图与组织结构和合金性能的关系，来判断合金的性能。

    典型二元相图分析：（1）Fe-Fe3C相图；（2）SiO2-Al2O3相图

    掌握二元相图杠杆定律并计算物相构成，掌握匀晶、共晶、共析、包晶相图及其合金的结晶过程；熟练掌握Fe-Fe3C相图，熟悉Fe-Fe3C体系中合金的凝固、二元合金的凝固理论，学会分析不同成分下Fe-Fe3C体系中的微观组织及材料性能；对三元相图不作要求。掌握Fe-Fe3C体系中过冷奥氏体等温转变规律，能看懂C曲线，掌握过冷转变中的相变规律，可根据不同转变条件分析物相的构成及材料力学性能，并延伸了解钢的加热转变规律。熟练掌握金属材料结晶过程，成核的热力学条件，熟悉晶体的生长机制，温度梯度以及温度对晶体成核及成长的影响。

    掌握热力学第一、二、三定律及其应用;各种变化过程(单纯pVT变化过程、相变化过程和化学变化过程)的方向和限度的判别；相平衡体系和化学平衡体系中的应用；二组分体系相图的绘制及解析。

    5、材料化学中的化学原理

    (1)掌握化学反应中的质量和能量关系;

    (2)了解酸碱理论，熟悉溶液中的单相与多相离子平衡，掌握弱酸、弱碱溶液中离子浓度、盐类水解和沉淀平衡的计算;

    (3)了解配合物的化学键理论(价键理论，晶体场理论，配位场理论，分子轨道理论)，掌握配合物的基本概念、稳定常数及其应用，熟悉配合物在水溶液中的稳定性以及影响稳定性的因素。熟悉配位化合物的的命名、几何构型和异构现象以及配合平衡等有关知识。

    (4)表面自由能和表面张力;润湿现象与接触角;毛细管现象;新相的生成和亚稳定状态;固体表面的吸附及非均相催化反应。掌握概念：表面张力、表面能和比表面积，并比较液体和固体的表面张力、表面能的不同处。掌握表面吸附现象，吸附及其本质及吸附理论。润湿与粘附现象的几种方式、润湿的尺度、影晌润湿的因素。界面能与晶界构型的关系。

    6、材料力学性能

    了解材料应力、应变及弹性形变、广义虎克定律；无机材料晶相的塑性变形，晶格滑移；高温蠕变机理及影响因素；玻璃相的粘性流动。脆性断裂；理论结合强度；Griffith微裂纹理论；应力场强度因子和平面应变断裂韧性；断裂韧性测试；裂纹亚临界生长；亚临界裂纹生长速率与应力场强度因子的关系，根据亚临界裂纹扩展预测材料寿命。

    7、材料的光电磁性能

    熟练掌握固体材料的四种电子能带结构；金属、(本征和非本征)半导体和绝缘体的电子传导原理；本征半导体和非本征半导体的区别；温度对金属、半导体和绝缘体导电性能的影响规律；n型和p型掺杂；温度对金属、半导体和绝缘体费米能级的影响规律。

    电导率，霍尔效应，电导的宏观参数。离子电导：离子迁移率，离子电导率，影响离子电导率的因素。

    晶界效应，表面效应，西贝克效应，p-n结。

    材料的介电性能：介质的极化、介质损耗、介电强度、压电性、热释电性、铁电性。

    材料的热学性能：无机材料的热容；晶态固体热容的经典理论及量子理论；无机材料热膨胀系数；

    材料的光学性能：介质的折射率及相对折射率，影响折射率的因素；色散，光的反射介质对光的吸收规律，光吸收与光波长的关系，介质对光的散射，散射系数的影响因素，荧光、磷光，电致发光。

    材料磁学性能：表征参量和材料磁化的分类，磁矩，磁畴与磁滞回线。

    8、材料的仪器分析方法

    (1)掌握紫外-可见分光光度法的基本原理及应用。

    (2)掌握红外光谱法的基本原理及应用。

    (3)掌握晶体的X射线衍射—晶体结构分析基本原理及应用。

    (4)掌握扫描与透射电子显微镜分析技术基本原理及应用。

    (5)了解其他材料分析测试方法。

    三、考试基本题型和考试方式

    基本题型可能有：

    （1）基本概念、基础知识、基本理论等（名词解释、简答题等）：80~100分。

    （2）知识、理论的灵活运用等（计算题、相图分析题、论述题等）：50~70分。

    强调考生掌握材料化学、材料物理的基础知识以及综合运用的能力。

    考试方式：考试时间180分钟，满分：150分。答题方式：笔试，闭卷。

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