材料科学基础-上海应用技术大学研究生部

上海工程技术大学
硕士研究生入学考试《材料科学基础》考试大纲
报考专业：材料学
考试科目：材料科学基础
考试代码：806
考试参考书：胡赓祥、蔡珣主编．材料科学基础．上海交通大学出版社．2000考试总分：150分
考试时间：3小时
一、考试目的与要求
《材料科学基础》是材料科学与工程专业一级学科的专业基础课。

该课程从材料的成分、组织结构、制备工艺、性能及应用等角度出发，全面地介绍了材料科学的基础理论知识，为学生学习后续相关材料课程和今后从事材料专业的工作奠定基础。

要求考生：(1) 掌握材料科学的基础理论，包括材料微观结构随成分、温度转变的基本规律，以及成分、组织结构、性能之间关系；(2) 掌握材料的基本理论，包括晶体学基础、晶体缺陷、合金相结构和固态扩散理论；(3) 能根据材料科学基础理论，掌握理论分析实际问题的方法和思路；(4) 理解和熟悉材料的科学实验方法和有关的实验技术、材料研究的新技术和新成果，包括相变理论和强韧化理论新成果及新材料研究进展等。

二、考试内容
第一章原子结构与键合
1．原子结构
2．原子间的键合
3．高分子链
复习重点：原子结构；原子间的键合；化学键、物理键和氢键；高分子链。

1。

814 材料科学基础考试大纲一、考试性质与范围适用于080500“材料科学与工程”以及085601“材料工程”硕士研究生入学考试，为初试考试科目。

二、考试基本要求在考查考生掌握材料科学与工程的基本概念和基础理论的同时，注重考查考生运用相关基础知识发现问题、分析问题和解决问题的能力。

要求考生全面、系统地掌握材料科学与工程的基本概念和基础理论，具有发现、分析和解决材料科学与工程领域相关问题的能力。

三、考试形式与分值1、闭卷，笔试；2、满分为150分；3、题型为名词解释、简答、论述、计算等。

四、考试内容材料科学基础的基本概念、基础理论及其在材料制备、加工、组织、结构和性能等方面的运用。

主要包括：（一）晶体结构1. 晶体学基础2. 典型金属、合金及非金属相的晶体结构（二）晶体缺陷1. 点缺陷2. 位错3. 表面及界面（三）凝固1. 金属凝固的基本过程2. 金属与合金的凝固3. 凝固理论的应用（四）相图1. 相图基本知识及热力学基础2.单组元相图3. 二元相图4. 三元相图（五）扩散1. 扩散的唯象理论及其应用2. 扩散的微观理论及机制3. 反应扩散及扩散影响因素等（六）材料的形变1. 弹性变形2. 塑性变形（七）回复与再结晶1. 冷变形金属在加热时的组织与性能变化2. 回复和再结晶3. 热变形与动态回复及动态再结晶（八）固态转变1. 固态相变的特点及分类2. 相变热力学及动力学3. 固溶体的脱溶4. 典型的扩散型相变和非扩散型相变（九）亚稳态材料1. 非晶态材料2. 纳米晶材料3. 准晶态材料五、参考书《材料科学基础》胡庚祥等上海交通大学出版社第三版《金属学》宋维锡冶金工业出版社第二版。

上海交通大学材料科学基础上海交通大学（Shanghai Jiao Tong University）是中国著名的高等学府之一，位于中国上海市徐汇区。

该校在材料科学领域备受瞩目，拥有一流的材料科学基础教育和研究实力。

1. 简介材料科学是一门研究新材料的结构、性能、制备和应用的学科。

它在各个领域都有广泛的应用，包括电子、能源、航空航天、汽车、医疗器械等。

上海交通大学的材料科学基础课程旨在培养学生对材料科学的理论和实践的综合能力，为学生未来的学术研究和工程实践打下坚实的基础。

2. 课程设置上海交通大学的材料科学基础课程涵盖了材料科学的各个方面，包括材料结构、材料性能、材料制备和材料应用等。

下面是课程的一些主要内容：2.1 材料结构该课程主要介绍材料的结晶、非晶和晶界结构等方面的知识。

学生将学习晶体结构的基本原理，如晶体晶格、晶体面和晶体缺陷等。

还将介绍非晶材料的特点和应用，以及晶界对材料性能的影响。

2.2 材料性能这门课程将重点研究材料的力学性能、热学性能和电学性能等方面的知识。

学生将学习材料的强度、硬度、韧性等力学性能参数的计算和测试方法。

还将介绍材料的导热性、热膨胀性和导电性等热学和电学性能参数的测试方法。

2.3 材料制备该课程将介绍材料的各种制备方法，包括熔融法、溶液法、气相法和固相法等。

学生将学习材料制备的基本原理和常用的制备工艺。

还将介绍材料的组织性能与制备工艺之间的关系，以及如何选择合适的制备方法。

2.4 材料应用这门课程将介绍材料在各个领域的应用，包括电子材料、能源材料、光电材料等。

学生将学习材料应用的基本原理和常见的应用技术。

还将介绍材料设计的基本思路和方法，以及面向特定应用的材料选取和优化的策略。

3. 实验教学上海交通大学的材料科学基础课程注重实践教学的环节，为学生提供了丰富的实验机会。

学生将在实验室中亲自进行各种材料制备和性能测试的实验，例如制备单晶材料、测量材料硬度和强度等。

通过实验的步骤，学生可以加深对理论知识的理解，并掌握实验技能。

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·122·2018年第23期文章编号：2095－6835（2018）23－0122－02应用技术类材料科学与工程专业卓越工程师教育培养实践张睿（上海应用技术大学材料科学与工程学院，上海201418）摘要：介绍了上海应用技术大学材料科学与工程专业（无机非金属材料方向）卓越工程师培养体系的构建。

开展以技术型和应用型一线工程师为培养目标的教学改革，突出对学生理论联系实际能力、工程实践能力和工程技术创新能力的培养，进行了3+1模式和就业见习产教融合实践尝试，充分体现了学校高水平应用技术一线工程师培养特色。

关键词：培养计划；课程体系；应用技术；教育模式中图分类号：G642文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2018.23.122“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）是我国为了对接国际工程技术人才培养标准（如美国工程技术认证委员会、欧洲工程师协会联盟、英国工程师理事会等）和《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）》，于2010-06由教育部提出，在我国部分高校部分专业实施试点，旨在提升我国工程教育的水平、能力和竞争力，培养各种层次和类型的卓越工程师后备人才的一项高等教育重大改革计划[1]。

根据“卓越计划”的标准，各学校在通用标准的指导下，以行业标准为基础，制订各工程专业卓越工程师培养的具体的、可落实、可检查、可评估的标准。

在制订各工程专业标准时，应包含体现各校办学优势的特色标准，特色标准应反映出各校特有的、难以模仿的、长期积累的、优于其他院校的并得到社会公认的办学优势，由各校根据自己的办学优势，并结合办学定位、办学目标、服务面向和行业特点制订[2]。

上海应用技术大学于2011年批准“卓越计划”试点高校。

以我校多年积淀的办学经验、办学特色和优势为基础，借鉴世界先进国家工程教育的成功经验，通过与行业和企业的密切深度合作，以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，以课程体系改革为核心，探索具有自身特色的工程教育新模式，着力提高学生的工程意识、工程素养和工程实践能力，培养造就一批适应社会发展需要、创新能力强的卓越一线工程师应用型人才[3]。

材料科学基础上海交大第三版介绍材料科学是研究材料结构、组成、性能和制备方法的学科，具有重要的理论基础和实际应用。

本文将探讨《材料科学基础上海交大第三版》这本教材的内容和意义。

教材概述《材料科学基础上海交大第三版》是由上海交通大学材料科学与工程学院编写的教材。

该教材系统地介绍了材料科学的基本概念、原理和技术。

它以全面、详细和深入的方式讲解了各种材料的结构、性能、制备和应用。

该教材的第三版相对于前两版进行了进一步的修订和更新，新增了一些最新的科研成果和实践经验。

重要章节第一章：材料科学基础该章介绍了材料科学的基本概念、发展历史和研究方法。

它讲解了材料的分类、性能评价和性能调控等内容。

通过学习该章，读者可以对材料科学有一个整体的认识。

第二章：金属材料该章主要讲解了金属材料的结构和性能。

它详细介绍了金属晶体结构、缺陷和相变等基本概念，以及金属的力学、热学和电学性能。

同时，该章还介绍了金属材料的制备方法和应用领域。

第三章：陶瓷材料该章介绍了陶瓷材料的结构和性能。

它详细讲解了陶瓷的晶体结构、缺陷和相变等基本概念，以及陶瓷的力学、热学和电学性能。

此外，该章还介绍了陶瓷材料的制备方法和应用领域。

第四章：高分子材料该章主要介绍了高分子材料的结构和性能。

它详细阐述了高分子的聚合反应、分子构象和玻璃化转变等基本概念，以及高分子的力学、热学和电学性能。

同时，该章还介绍了高分子材料的制备方法和应用领域。

第五章：复合材料该章介绍了复合材料的结构和性能。

它详细讲解了复合材料的基体材料、增强材料和界面等基本概念，以及复合材料的力学、热学和电学性能。

此外，该章还介绍了复合材料的制备方法和应用领域。

重要实验实验一：金属的晶体结构研究该实验旨在通过实际操作，观察金属的晶体结构，并了解金属的晶体缺陷。

通过该实验，学生可以进一步理解金属的结构与性能之间的关系。

实验二：陶瓷材料的力学性能测定该实验旨在通过实验测定方法，了解陶瓷材料的力学性能。

《材料科学基础2》课程简介课程编号：02024036课程名称：材料科学基础2 ［5E］ /Fundamentals of MaterialsScience 2学分：2. 5学时：40适用专业：无机非金属材料建议修读学期：第5学期先修课程：物理化学，材料科学基础1 ［无］考核方式与成绩评定标准：闭卷考试教材与主要参考书目：Ll］无机材料学基础，张其土，华东理工大学出版社［2］无机材料科学基础，陆佩文，武汉理工大学出版社［3］材料科学基础，张联盟，武汉理工大学出版社内容概述：本课程是无机非金属材料工程专业本科生的重要专业基础课，是一门理论性很强、涉及面广的课程，是本专业的专业课开设前所必须学的课程。

本课程是使学生掌握材料的组成、结构与性能之间的相互关系和变化规律，掌握材料的结构、物性和化学反应的规律及其相互的联系，为今后从事夏杂的技术工作和开发新型材料打下良好的基础。

The course of fUndamentals of materials science, which is highly theoretical, and almost involves all the sides of materials science, is an important fundamental one for the students majoring in inorganic materials science and engineering. Thus it is set to be taught before other specialized courses. It aims at allowing the students to master the relations between materials compositions, structures and properties, and to establish a good theoretical base for the research and development of new materials in the future.《材料科学基础2》［无］教学大纲课程编号：02024036课程名称：材料科学基础2 /Fundamentals of Materials Science 2学分：2. 5学时：40适用专业：无机非金属材料建议修读学期：第5学期先修课程：物理化学，材料科学基础1 ［无］一、课程性质、目的与任务【课程性质】本课程是无机非金属材料工程专业(建材方向、陶瓷与耐火材料方向)本科生的重要专业基础课，是一门理论性很强、涉及面广的课程，是本专业的专业课开设前所必须学的课程。

习题一1在面心立方晶胞中，（1）作图表示()()()[][][]111,110,100,111,110,100的晶面和晶向；（2）请另外再画出上述这些晶面和晶向上的原子排列情况；（3）请判断矢量[]211与上述晶向和晶面的关系（即计算[]211与它们的夹角）。

（1）和（2）解如下：（3）由cos θ=│h 1h 2+k 1k 2+l 1l 2│/ [(h 12+k 12+l 12)1/2 (h 22+k 22+l 22)1/2]得： [11-2]与[100] cos θ=1/√6; [11-2]与[110] cos θ=1/√3; [11-2]与[111] cos θ=0;2 请在六方晶系的晶胞上画出)(2110晶面、[]0211和[]1011晶向。

先把四指数换算成三指数：(10-12) = (102), [11-20] = [330] = [110], [-1101] = [-111]，再作图3 碳具有哪些晶体结构？分别具有怎样的性能？（上网查）石墨、金刚石、碳60、碳纳米管等都是碳元素的单质，它们互为同素异形体。

石墨是元素碳的一种同素异形体，石墨为层状结构，一层中每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，层之间以范德华力结合，构成分子晶体。

由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。

石墨是其中一种最软的矿物。

它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂等。

金刚石是自然界中最坚硬的物质。

金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具。

碳可以在高温、高压下形成金刚石。

碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。

每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。

由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。

在工业上，钻石主要用于制造钻探用的探头和磨削工具，形状完整的还用于制造手饰等高档装饰品，其价格十分昂贵。

《材料科学基础》科目考试大纲《材料科学基础》科目考试大纲考试科目代码：801适用招生专业：材料物理与化学，材料学，材料加工工程，冶金物理化学，有色金属冶金考试主要内容：1．原子键合①原子结构；②离子键；③共价键；④金属键；⑤分子键；⑥高分子链。

2．固体结构①晶体学基础；②金属的晶体结构；③合金相结构；④离子晶体结构；⑤共价晶体结构；⑥聚合物晶体结构。

3．晶体缺陷①点缺陷；②线缺陷；③表面及界面。

4．扩散迁移①扩散定律；②扩散机制；③影响扩散的因素。

5．变形与再结晶①弹性与塑性变形；②单晶体的塑性变形；③多晶体的塑性变形；④变形后的组织与性能；⑤合金的塑性变形；⑥回复和再结晶；⑦动态回复，动态再结晶和金属的热加工；⑧高聚物的塑性变形。

6．相与相平衡①相、组元，系统；②自由度，相律；③相图及其表示和测定方法；④材料中的基本相及其特征；⑤相图热力学基础。

7．单元相图及纯组元的凝固与结晶①单元系相图与相平衡；②纯金属的凝固与结晶；③铸锭结构及其影响因素；④高分子的结晶。

8．二元相图及合金的凝固与结晶①合金相结构、合金的结晶过程（包括平衡结晶与不平衡结晶）及合金相图的建立；②二元合金相图的基本类型及相图分析；③合金性能与相图的关系；④二元合金的凝固理论；⑤纯铁的同素异构转变与铁碳相图；⑥高分子合金的凝固与结晶。

9．三元相图①三元相图基础；②固态下不溶解的三元共晶相图。

③固态互不溶解三元共晶相图的投影图、结晶过程、等温截面、变温截面。

④三元相图分析、等温截面、变温截面。

10．亚稳相与非平衡相变①纳米晶；②非晶；③固态相变形成的亚稳相；④脱溶转变、马氏体转变和贝氏体转变。

建议参考书目：[1]《材料科学基础》，胡赓祥、蔡珣主编，上海：上海交通大学出版社，2000年版。

[2]《材料科学基础》，石德珂主编，西安：西安交通大学出版社，2006年（第2版）。

《金属学与热处理》科目考试大纲考试科目代码：821适用招生专业：材料物理与化学(080501)，材料学(080502)，材料加工工程(080503)冶金物理化学（080601），有色金属冶金（080603）考试主要内容：1．金属的结构与结晶①. 晶胞、晶系、晶面指数与晶向指数；②. 三种典型金属晶体的原子排列方式、晶胞原子数、配位数、致密度、密排晶向与密排晶面；③. 点缺陷、位错、界面的基本概念；④. 纯金属结晶规律、结晶条件、结晶过程中的形核、长大过程与晶粒尺寸控制、金属铸锭的组织与缺陷。

第10章材料概论一、选择题在金属、陶瓷和高分子中最易结晶的是（）。

[上海交通大学2007研]A．高分子B．陶瓷C．金属【答案】C二、填空题1．按照材料的化学组成，可以将材料分为______，______，______和______四大类。

[华中科技大学2007研]【答案】金属材料；无机非金属材料；高分子材料；复合材料2．细化晶粒不但可以提高材料的______，同时还可以改善材料的______和______。

[沈阳大学2009研]【答案】强度；塑性；韧性三、简答题1．试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。

[西北大学2006研]答：金属材料：主要以金属键为主，大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。

陶瓷材料：以共价键和离子键为主，硬、脆，不易变形，熔点高。

高分子材料：分子内部以共价键为主，分子间为分子键和氢键为主。

复合材料：是以上三中基本材料的人工复合物，结合键种类繁多，性能差异很大。

2．何谓塑料？何谓橡胶？两者在室温时的力学性能有何显著差别？[西安交通大学2008研]答：塑料是室温下处于玻璃态的高分子材料，橡胶是室温下处于高弹态的高分子材料。

室温下，塑料的硬度较高，脆性较大，弹性较低；而橡胶的硬度较低，脆性较小，弹性较高。

3．何谓陶瓷？从组织结构的角度解释其主要性能特点。

[西安交通大学2008研]答：陶瓷是指以共价键或离子键为主，以具有高硬度高脆性的特殊氧化物、碳化物、氮化物等化合物为主要组成相的一类材料。

由于这些化合物中的结合键以共价键或离子键为主，键合力很强，故陶瓷材料的熔点高，硬度高，抗氧化、耐腐蚀，高温强度高；但由于烧结后陶瓷材料中存在气孔或微裂纹，故陶瓷材料的脆性大，强度低。

4．谈谈你对高强度材料的理解。

[中南大学2007研]答：对于结构材料，最重要的性能指标之一是强度。

强度是指材料抵抗变形和断裂的能力，提高材料的强度可以节约材料，降低成本。

人们在利用材料的力学性能时，总是希望所使用的材料具有足够的强度，人们希望合理运用和发展材料强化方法，从而挖掘材料性能潜力的基础。

860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。

《材料科学基础》课程教学大纲一、课程说明课程编码4300655 课程类别专业方向课修读学期第三学期学分 2 学时32 课程英文名称Fundamentals of Materials Science适用专业应用化学先修课程大学物理、物理化学二、课程的地位及作用材料科学基础是研究材料的成分、结构与性能之间的关系及其变化规律的一门应用基础科学。

本课程的任务是向学生较全面系统地介绍材料科学基本原理，注意材料的共性与个性的结合，实现多学科知识的交叉与渗透。

学习本课程的目的是为后续专业课打下牢固的基础，同时为将来从事材料的研究与开发打下坚实的理论基础。

先修课程为物理化学、高等数学。

通过材料科学基础的教学，使学生了解和掌握材料科学的基本理论，培养学生理论思维的能力，为从事材料学教学和科研打下扎实的理论基础。

三、课程教学目标1. 理解金属键、离子键、共价键、分子键和氢键几种典型结合键的，掌握三大固体材料的结构特点、性能特点，建立材料结构与性能之间的关系。

掌握晶体学的基础知识。

2．掌握晶体缺陷的类型、结构特征、性质及其对材料性能的影响3．掌握扩散第一定律、扩散第二定律及其应用、扩散机制、扩散系数的计算、影响扩散的因素和离子晶体的扩散。

4.掌握固体材料变形的基本方式，掌握形变金属及合金在退火过程中的变化。

核的规律，了解熔化熵对晶体生长的影响。

了解固溶体合金的凝固规律，了解材料的非晶态概念。

5. 掌握相图的基本知识，二元相图的基本类型，二元相图的分析与使用方法，熟练应用铁碳相图；掌握三元相图类型、定量法则、分析方法、等温截面、变温截面、液态投影图。

四、课程学时学分、教学要求及主要教学内容(一) 课程学时分配一览表章节主要内容总学时学时分配讲授实践第1章原子结构与键合 2 2 0第2章固体结构 6 6 0第3章晶体缺陷 6 6 0第4章固体中原子及分子的运动 4 4 0第5章材料的形变和再结晶 4 4 0第6章单组元相图及纯金属的凝固 4 4 0第7章二元系相图及合金的凝固 6 6 0(二) 课程教学要求及主要内容第一章原子结构与键合教学目的和要求：1. 了解原子结构及建合类型；2. 掌握物质的组成、原子的结构、电子结构和元素周期表；3. 熟悉一次键（金属键、离子键、共价键）、二次健（范德华力和氢键）的定义、特点；4. 掌握材料中的结合键的类型对材料性能的影响，键-能曲线及其应用。

上海工程技术大学推荐的50本书上海工程技术大学推荐的50本书：1、《公共管理学》2、《西方经济学（宏观部分）》3、《世界现代设计史》4、《为真实的世界设计》5、《设计与价值创造》6、《工业设计360°完全解读》7、《视觉传达设计》8、《景观快题设计100 例》9、《世界现代设计史》10、《设计与价值创造》11、《工业设计360°完全解读》12、《视觉传达设计手册》13、《数字媒体艺术概论》14、《时尚艺术学》15、《时装设计灵感调研应用》16、《机械原理教程》17、《自动控制理论》18、《现代控制理论》19、《C 程序设计》20、《管理学--原理与方法》21、《社会保障概论》22、《公共政策分析》23、《材料科学基础》24、《设计学概论》25、《设计美学》26、《设计基础》27、《百年孤独》28、《悲惨世界》29、《时间简史》30、《影响力》31、《工程经济学》32、《社会保险学》33、《微观经济学》34、《无机化学》35、《分析化学》36、《有机化学》37、《设计鉴赏设计美学设计批评论》38、《汽车构造》39、《材料科学与工程导论》40、《城市轨道交通概论》41、《交通工程学》42、《电路分析与仿真》43、《固体物理基础教程》44、《自动控制原理》45、《行政管理学》46、《城市社区治理》47、《自动控制原理》48、《信号与系统》49、《土木工程概论》50、《机械工程测试技术基础》。