1 第一部分 材料基础知识
一、金属材料的性能： 包括使用性能和加工工艺性能两个方面。 ⒈使用性能——金属材料在使用条件下所表现的性能。它包括材料的物理、化学和力学性能。 ⑴物理、化学性能——密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性、抗氧化性、耐腐蚀性等。 ⑵力学性能——是指金属在外力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能，或金属在外力作用时表现出来的性能。它是反映金属抵抗各种损伤作用能力的大小，是衡量金属材料使用性能的重要指标。力学性能指标主要包括强度、塑性、韧性、硬度和断裂力学等。 ⒉加工工艺性能：材料承受各种冷、热加工的能力。 ⑴冷加工：切削性能等。 达到规定的几何形状和尺寸，公差配合，表面粗糙度等的要求。 ⑵热加工：铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理等。 （液态成形）（塑性变形） （连接） （性能潜力） 二、影响金属材料性能的因素： 化学成分、组织结构及加工工艺等的影响。 ⒈化学成分 ⑴含碳量C%增加，则强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。 ⑵合金元素各有不同的作用： Mn增加可提高强度（但应控制<1.9%），强化元素。 V、Ti、Nb等元素可以细化晶粒，提高韧性及材料致密度。 Mo提高钢的热强性能、在高温时保持足够强度、细化晶粒，防止钢的过热倾向。 Cr、Ni提高钢的热强性能、高温氧化性和耐腐蚀性。 ⑶有害元素：P、S 形成低熔点化学物，导致热脆性和冷脆性，使塑性、韧性下降。 ⑷微量元素Re、稀土元素，综合力学性能有所提高。 ⒉组织结构、晶粒度及供贷状态等。 ①常见的显微组织：
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2 ℃液液＋奥
奥＋渗奥
0.772.11EC
K铁＋奥
铁＋珠珠＋渗723 P1535 A
972 G
奥氏体（A）——强度硬度不高，塑性韧性很好，无磁性。 铁素体（F）——强度硬度低，塑性韧性好。 渗碳体（Fe3C）——硬而脆，随C%增加，强度硬度提高，而塑性韧性下降。 珠光体（P）——性能介于F与Fe3C之间。 马氏体（M）——具有很高的强度和硬度，但很脆；延展性差，易导致裂纹。 魏氏组织——粗大的过热组织，塑性韧性下降，使钢变脆。 带状组织——双相共存的金属材料在热变形时沿主伸长方向呈带状或层状分布的组织。 ②晶粒度：常见1～8级。8级细小而均匀、综合力学性能好。 ③热轧、调质、正火状态供货，以正火状态组织性能最好。 ⒊加工工艺对组织性能影响 冷作变形会带来纤维组织、加工硬化及残余内应力。 热变形会提高材料塑性变形能力及降低变形抗力。 三、金属材料性能方面的名词术语： ⒈强度——金属抵抗永久变形和断裂的能力。常用的强度判据如屈服强度、抗拉强度。 ①屈服强度——当金属材料呈屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点。 上屈服强度ReH、下屈服强度ReL。 ②抗拉强度——试样在屈服阶段之后所能抵抗最大应力。Rm 2、塑性——断裂前材料发生不可逆永久变形能力。常用的塑性判据是伸长率A和断面收缩率Z。 ①伸长率——原始标距的伸长（Lu-Lo）与原始标距（Lo）之比的百分率。
土木工程材料——材料科学与物质结构基础知识
大纲要求：①材料的组成：化学组成、矿物组成及其对材料性质的影响；②材料的微观结构及其对材料性质的影响：原子结构、离子键、金属键、共价键和范德华力、晶体与无定 形体（玻璃体）；③材料的宏观结构及其对材料性质的影响；④建筑材料的基本性质：密度、 表观密度与堆积密度、孔隙与孔隙率特征、亲水性与憎水性、吸水性与吸湿性、耐水性、抗 渗性、抗冻性、导热性、强度与变形性能、脆性与韧性。
1.两种元素化合形成离子化合物，其阴离子将（）. [单选题] *
A.获得电子(正确答案)
B.失去电子
C.既不获得电子也不失去电子
D.与别的阴离子共用自由电子
答案解析：两种元素化合形成离子化合物，其阴离子获得电子，带负电荷，阳离子失去电子，带正电荷。
2.下列矿物中仅含有碳元素的是（）. [单选题] *
A.石膏
B.芒硝
C.石墨(正确答案)
D.石英
答案解析：石墨是元素碳的一种同素异形体，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，构成共价分子。A项，石膏是单斜晶系矿物，是主要化学成分为硫酸钙（CaSO4）的水合物；B项，芒硝是由一种分布很广泛的硫酸盐矿物经加工精制而成的结晶体；D项，石英的主要成分是SiO2。
3.在组成一定时，为了是材料的导热系数降低，应（）. [单选题] * A.提高材料的孔隙率(正确答案)
B.提高材料的含水量
C.增加开口的比例
D.提高材料的密实度
答案解析：孔隙率是指材料中孔隙体积占总体积的比率；由于密闭空气的导热系数很小，材料的孔隙率较大时，其导热系数越小。
4.弹性体受拉应力时，所受应力与纵向应变之比称为（）. [单选题] *
A.弹性模量(正确答案)
B.泊松比
C.体积模量
D.剪切模量
答案解析：考察弹性模量的概念，在弹性状态下，材料的应力与应变之间是线性变化，其比值就是弹性模量；泊松比是指的材料横向应变与纵向应变的比值的绝对值；剪切模量是构件在剪切变形时切应力与切应变的比值：体积模量用来反映材料的宏观特性，即物体的体应 变与平均应力（某一点三个主应力的平均值）之间的关系的一个物理量。
考试科目 考研大纲
818 材料科学基础 考试内容：以金属材料为主线（兼顾高分子与陶瓷相关内容），主要考核材料的结构、相图与相变、晶体缺陷、表面与界面、固体中的扩散以及材料的形变与再结晶等内容。
第1章 晶体学基础
晶体点阵和空间点阵，布拉菲点阵，晶向指数和晶面指数，晶带定理，晶体对称性的基本概念。
第2章 固体材料的结构
原子键合及其特性，典型金属的晶体结构，合金相的晶体结构；
陶瓷材料的典型结构，硅酸盐的结构；
高分子的近程结构、远程结构及聚集态结构。
第3章 固体中的扩散
扩散定律及其应用，扩散微观理论与机制，柯肯达尔效应，影响扩散的因素，反应扩散。
第4章 凝固
液态金属的结构，高分子溶液，纯金属的凝固，固溶体合金的凝固，共晶合金的凝固，铸锭组织与凝固技术。
第5章 相图
相图基础知识；
二元相图（铁碳相图是重点）；
三元相图(三元共晶相图和三元相图小结是重点)。
第6章 固态相变的基本原理，不考
第7章 晶体缺陷
点缺陷、位错的基本知识，位错的运动，位错的弹性性质与交互作用，位错的生成与增殖，实际晶体中的位错，FCC晶体中位错反应的一般表示
第8章 材料表面与界面
晶体中的界面结构，界面能量，晶体中界面的偏聚与迁移
第9章 金属材料的变形与再结晶
金属的塑性变形的微观机制，滑移系与滑移的临界分切应力，合金的塑性变形与强化
第10章 非金属材料的应力-应变行为与变形机制
陶瓷材料的应力-应变行为，高聚物的分子运动与转变，高聚物的高弹性和粘弹性，高聚物的应力－应变行为
830 金属材料学 1．了解合金元素在钢中的存在形式，掌握合金元素对Fe-Fe3C相图及热处理的影响，合金元素对钢的不锈性能、耐热及抗氧化性能的影响；熟悉钢及有色金属材料强化的机制。
2．了解碳钢的成分及性能特点，掌握常用合金钢（工程结构用合金钢、机器零件用合金钢、工模具用合金钢）的服役条件、性能特点，化学成分设计和热处理；
材料工程基础知识点总结
第一章、材料的性能及应用
1、常用的力学性能，如：σS，σb，σe，σP 等所表示的含义，弹性模量E及其主要影响因素、塑性指标的意义。不同材料所适用的硬度（HB、HR、HV）测量方法。
第二章、原子结构和结合键
1、结合键的类型(主要为金属键、离子键、共价键)及其主要特点，它们对材料性能的主要影响
第三章、晶体结构
1、晶面与晶向的标注和识别
2、BCC、FCC、HCP三种常见金属晶体结构中所含的原子数、它们的致密度。
3、相、固溶体、中间相、固溶强化的概念、固溶体的分类、中间相的分类以及固溶体和中间相的主要区别。
第四章、晶体缺陷
1、晶体缺陷的分类、位错的含义和分类及特点。位错（及点缺陷）密度的变化对材料性能（主要是力学性能）的影响。
2、晶界原子排列?的特点及其分类，晶界的特性；相界的分类、润湿
第五章、固体材料中原子的扩散 1、Fick第一定律的含义、非稳态扩散的误差函数解的应用计算
2、扩散的机制及影响扩散的主要因素以及在工业上的应用（如：工业渗碳为何在奥氏体状态下进行）
第六章、相平衡与相图原理
1、Gibbs相律含义，二元匀晶、共晶相图分析，杠杆定律的应用计算；相图与合金使用性（强度、硬度）和工艺性（铸造）的关系
2、铁碳相图（简化版）及其标注上面主要的成分点和温度及相；不同含碳量的合金从高温到室温下组织的变化，利用杠杆定律计算组织或相组成物的含量（主要针对C%<2.11%的合金，即钢）
第七章、材料的凝固
1、液态合金结构的特点，过冷度及其与冷却速率的关系?
