西安交通大学-2019年-硕士研究生 804材料科学基础考试大纲-01

目录目录 (1)工程材料中原子排列 (2)参考答案 (4)固体中的相结构 (9)参考答案 (12)凝固 (16)参考答案 (19)相图 (25)参考答案 (38)固体中的扩散 (40)参考答案 (43)塑性变形 (45)参考答案 (48)回复与再结晶 (51)参考答案 (54)固体相变 (58)参考答案 (60)复合效应与界面 (64)参考答案 (66)工程材料中原子排列1. 作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。

2. 在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。

3. 写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。

4. 镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。

试求镁单位晶胞的体积。

已知Mg 的密度3Mg/m 74.1=mg ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。

5. 当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问：1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？7. 镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。

试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。

8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。

试问：1) 13m 中有多少个硅原子（与氧原子）？2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？9. 在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。

目录目录 (1)工程材料中原子排列 (2)参考答案 (4)固体中的相结构 (9)参考答案 (12)凝固 (16)参考答案 (19)相图 (25)参考答案 (38)固体中的扩散 (40)参考答案 (43)塑性变形 (45)参考答案 (48)回复与再结晶 (51)参考答案 (54)固体相变 (58)参考答案 (60)复合效应与界面 (64)参考答案 (66)工程材料中原子排列1. 作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。

2. 在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。

3. 写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。

4. 镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。

试求镁单位晶胞的体积。

已知Mg 的密度3Mg/m 74.1=mg ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。

5. 当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问：1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？7. 镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。

试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。

8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。

试问：1) 13m 中有多少个硅原子（与氧原子）？2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？9. 在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。

硕士研究生入学考试《材料科学基础》考试大纲考试参考书：胡赓祥、蔡珣主编．材料科学基础．上海交通大学出版社．2010一、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掌握离子键、共价键、金属键、分子键和氢键的结构差异。

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；一些重要类型固体材料的结构特点及其与性能的关系。

第二章固体结构理解晶体与非晶体、晶体结构与空间点阵的差异；掌握晶面指数和晶向指数的标注方法和画法；掌握面心立方、体心立方、密排六方晶胞中原子数、配位数、致密度的计算方法；掌握面心立方和密排六方的堆垛方式的描述及其它们之间的差异；掌握间隙的概念，及其计算方法；掌握固溶体和中间相的特点、分类；了解离子晶体结构、共价晶体结构。

复习重点：金属的晶体结构；晶体中原子结构的空间概念及其解析描述(晶面和晶向指数)；晶体几何相关的计算；固溶体和中间相的特点、分类。

第三章晶体缺陷掌握缺陷的类型；掌握点缺陷存在的必然性；掌握点缺陷对晶体性能的影响及其应用；理解位错的几何结构特点；掌握用位错的应变能进行位错运动趋势分析的方法；理解位错反应的判断；了解弗兰克不全位错和肖克莱不全位错的形成。

复习重点：位错的基本概念和基本性质；位错相关的计算。

一章材料的结构12%重点：空间点阵及有关概念，晶向、晶面指数的标定，典型金属的晶体结构，固溶体及中间相的概念及其分类方法难点：六方晶系布拉菲指数标定，原子的堆垛方式，中间相的结构及其区别第二章晶体缺陷16%重点：位错等有关基本概念，点缺陷的平衡性质，位错的运动与晶体滑移的关系，位错的性质，柏氏矢量的性质与应用，位错反应难点：位错的应力场，实际晶体的位错第三章纯金属的凝固8%重点：有关过冷的概念、金属凝固和形核的条件难点：与临界晶核有关参数的推导第四章二元相图22%重点：相律与杠杆定律，匀晶转变与偏析，共晶转变及其不平衡组织，包晶转变，相图中的几何规律，铁碳相图中典型合金的凝固过程及其相与组织的相对量计算，利用相图判断材料的性能。

难点：杠杆定律的应用第五章三元相图10%重点：直线法则与重心定律；投影图及其应用；材料的凝固过程分析；三元系反应类型的判断；难点：利用投影图分析特定成分材料的凝固过程第六章固体材料的变形与断裂12%重点：塑性变形的位错机制；典型的滑移系；滑移的分类及滑移的痕迹；临界分切应力；多晶体变形的特点；塑性变形对材料组织和性能的影响难点：等效滑移系的确定第七章回复与再结晶10%重点：回复、再结晶等概念；回复与再结晶的驱动力和机制；正常长大与异常长大；热加工过程中组织与性能变化。

难点：回复、再结晶与晶粒长大过程驱动力的识别第八章扩散8%重点：扩散的概念、本质与分类；扩散的驱动力；扩散定律及其应用难点：反应扩散及其溶质浓度分布第十四章功能材料2%这门课概念性的内容很多，概念一定要记住。

重点看：1.2.2 空间点阵这一小节的概念，晶向指数的标定，晶面指数的标定，1.3.1 典型金属的晶体结构，1.3.4 固溶体和中间相2.1.2 点缺陷的运动及平衡浓度，2.2.1 位错基本概念部份的位错的基本类型，柏氏矢量，2.2.2 位错的运动，图2.14,2.17,2.18,2.19要理解，全位错和不全位错的概念区别，位错反应及汤普逊四面体，扩展位错，小角度晶界和大角度晶界和孪晶界的概念区别，3.2.1 结晶的过冷现象，3.2.2 凝固的热力学条件，3.3 形核规律杠杆定理，相律，二元相图的几何规律，，4.2 二元相图的基本类型（很重要），表4.1，4.4.1 铁碳相图（很重要）直线定律和重心定律，5.3 三元匀晶相图，图5.10，投影图，5.4.2 组元在固态下有限溶解，具有共晶转变的三元相图，特别是图5.15,5.16,5.17要理解，5.5 三元合金相图的四相平衡转变滑移系，滑移的临界分切应力，多滑移和交滑移，多晶体塑性变形过程，6.4 塑性变形对金属组织与性能的影响，，6.5.2 位错交割和带割阶位错的运动，6.6 断裂7.2.1 回复机理，7.2.2 回复动力学，7.3.1 再结晶的形核，7.3.2 再结晶动力学，7.4.1 晶粒的正常长大，7.4.2 晶粒的异常长大，7.5 金属的热变形，扩散的定义，8.1.1 菲克第一定律，8.1.2 菲克第二定律，扩散方程在渗碳中的应用，8.4.1 扩散的驱动力，扩散机制（间隙扩散和置换扩散），可能的计算题：扩散系数的计算（公式8.9），公式8.4和8.5，公式6.3和6.4，杠杆定律，直线定律和重心定律的应用，形核规律章节中临界晶核半径的计算，2.2.3 位错的弹性性质这部分只记公式，不记推导，晶面间距的计算，原子密度。

西安交通大学
2010年硕士学位研究生入学材料科学基础考试试题
一、晶面和晶向（每小题10分，共20分）
1、在一个立方晶胞内画出下列指数的晶面和晶向
（110）（11￣1）（2_2_0）【1￣01】【2￣21】
2、写出图中六方晶胞内ABCDEFA晶面的密勒-布拉菲指数，并按图中箭头方向写出ABCDEFA晶面与晶胞表面的交线的密勒-布拉菲指数。

二、判断正误（1*20）
1、运用三元系变温截面图，可以分析合金的平衡结晶过程得知不同温度时合金中的平衡相，并可计算出各平衡相的质量分数。

2、晶体结构不同的晶体可能具有相同的晶体点阵。

2。

西安交通大学硕士材料科学基础真题2008年试卷二十六2008年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：材料科学基础适用专业：材料科学与工程一、1．写出图26-1所示立方晶胞中ABCDA晶面及BD晶向的密勒指数。

2．写出图26-2所示六方晶胞中EFGHIJE晶面、EF晶向、FG晶向、GH晶向、JE晶向的密勒-布拉菲指数。

3．已知晶体中两不平行晶面(和h 1k1l1)和(h2k2l2)，证明晶面(h3k3l3)与(h1k1l1)和(h2k2l2)属于同一晶带，其中h3=h1+h2，k3=k1+k2，l3=l1+l2。

二、针对铁-碳合金回答下列问题：1．画出Fe-Fe3C平衡相图，并填写各相区的平衡相。

2．γ-Fe在912℃时转变为α-Fe。

这种转变称为什么转变?转变后的体积膨胀还是收缩?假定铁原子半径不变，则体积变化率是多少?3．已知727℃时，碳在奥氏体中的溶解度为wC=0.77%，而在铁素体中的极限溶解度仅为wC=0.0218%。

请解释二者差别如此明显的原因。

4．已知低碳钢常在920℃左右进行气体渗碳。

请解释选择这一温度的原因。

5．碳质量分数wC=0.2%的低碳钢工件在920℃进行表面气体渗碳，工件表面碳浓度始终保持为wC =1.0%，并将工件中碳浓度为wC=0.4%处至表面的距离x定义为渗碳层深度。

已知渗碳1h后，渗碳层深度为0.12mm，若要求渗碳层深度达到0.48mm，计算共需渗碳多长时间。

6．示意画出平衡态碳钢的强度随钢含碳量的变化曲线，并从成分-组织-性能的角度定性解释之。

三、在晶格常数为a的体心立方单晶体的[123]方向进行压缩变形，已知其屈服强度为σs。

1．写出晶体的始滑移系及其可能的交滑移系。

2．计算晶体开始滑移的临界分切应力τc。

3．分别写出屈服时晶体中所开动的刃位错和螺位错的位错线方向及柏氏矢量，以及它们滑移运动的方向。

4．若该压缩试样的一个自由表面为，写出该面上滑移线的方向。

803 材料科学基础考试复习大纲一、考试性质硕士学位研究生入学考试是为招收硕士研究生而实施的具有选拔功能的水平考试，其指导思想是既要有利于国家对高层次人才的选拔，又要有利于促进高等学校课程教学质量的提高。

二、考试的基本要求要求考生比较系统地理解材料科学基础（无机材料科学基础）的基本概念和基本原理，能够综合运用所学的知识来分析问题和解决问题。

三、考试方法和考试时间硕士学位研究生入学考试“材料科学基础”考试为笔试，共150分。

考试时间为3小时。

题型：是非题10-15%，选择题15-30%，填充题15-30%，名词解释15-20%，分析论述题20-35%，计算题15-30%，相图分析15-25%。

参考书：《无机材料科学基础》，张其土主编，华东理工大学出版社，《无机材料科学基础》，宋晓岚、黄学辉主编，化学工业出版社四、考试的基本要求1.晶体结构基础考试内容：晶体的基本概念与性质；晶体的宏观对称性；晶体结构的基本特征（布拉维格子、晶胞、微观对称和空间群等）；结晶化学的基本原理。

典型的晶体结构类型；硅酸盐晶体结构。

考试要求：了解晶体的基本概念、晶体的基本性质、晶体宏观对称的概念、晶体的定向概念等，掌握晶体的对称要素、对称型、晶体的对称分类、整数定律和结晶符号；了解单位平行六面体的划分原则、晶体的微观对称要素、晶体化学的一些基本原理，掌握晶胞的概念、空间群的概念、球体紧密堆积原理和鲍林规则。

掌握并理解各种典型晶体的结构，熟悉各种类型晶体结构中负离子的堆积方式、正离子的配位数、正离子占据的空隙位置；了解硅酸盐晶体结构的类型与分类方法、五种硅酸盐晶体结构的特点以及主要的代表性矿物。

2.晶体结构缺陷考试内容：晶体结构缺陷的类型；点缺陷；固溶体；非化学计量化合物；线缺陷。

考试要求：掌握并理解晶体结构缺陷的概念与类型、热缺陷的概念与类型、固溶体的概念与分类、非化学计量化合物的概念与分类，熟悉并理解缺陷化学反应的表示法、热缺陷浓度的计算、形成连续置换型固溶体的条件、组份缺陷（补偿缺陷）的形成原因、间隙型固溶体的形成规律、固溶体的研究方法等，能熟练书写缺陷化学反应方程式和相应的固溶式。

第一部分考试说明一、考试性质《材料科学基础》是材料学科的专业基础课，着重研究材料的成分、加工方法与材料的组织、性能之间的关系以及其变化规律，它是如何发挥材料潜力使用好现有材料和研究开发新材料的理论基础，也是学习材料学科专业课的先行课程，所以设立为材料学科专业硕士研究生的入学专业基础考试课程。

二、考试的学科范围考查的详细要点见第二部分。

知识面要全面兼顾，重点在于基础。

三、评价目标对《材料科学基础》的基本理论掌握，应用基本理论分析常见的工程现象的能力。

分析问题要求文字语言通顺，层次清楚；回答问题要求要点明确，即提出论点，指明方向，简要说明理由；计算题要有明确原理，原始数据来源，准确的结果，合理的计量单位。

四、考试形式与试卷结构考试时间180分钟，采用闭卷笔试。

题形为问答方式的分析和论述题，含通用的计算内容。

按题目内容分小题按要点记分。

五、参考书目侧重公有的基础理论，不限书目。

可以为任何90年后出版的材料专业的教科书。

例如西安交大石德柯等编《材料科学基础》，清华潘金生等编《材料科学基础》，哈工大李超编《金属学原理》，中南矿冶曹明盛编《物理冶金基础》等等。

第二部分考查要点一、材料的晶体结构名词概念晶体与非晶体晶格与晶胞晶向指数与晶面指数体心立方面心立方密排六方内容要求1．晶胞中晶向指数与晶面指数表示方法，即指数与图形对应关系。

2．金属中常见三种典型晶型的原子位置、单胞中原子数、致密度、配位数、密排面与密排方向。

3．立方晶系中方向指数的夹角和晶面间距。

二、晶体缺陷名词概念单晶体与多晶体晶粒与晶界点缺陷线缺陷面缺陷空位位错柏氏矢量刃型位错和螺型位错滑移与攀移内容要求1．定性说明晶体平衡时为什么存在一定的空位浓度。

2．简单立方晶系中刃型位错和螺型位错原子模型，及其对应的柏氏矢量。

3．位错滑移运动的条件及其结果。

4．晶体中的界面形式、界面能及其对晶粒形貌的影响。

三、材料的相结构名词概念固溶体与化合物电子浓度内容要求1．固溶体有哪些类型，影响固溶体溶解度的因素。