西北工业大学 材料学专业综合考试必考内容

（2008）《材料物理》考试大纲
考试内容：
1.晶体的结合：晶体结合的类型（金属晶体、离子晶体、共价晶体）、结合力的性质、结
合能的计算等
2.固体电子理论：金属自由电子理论（经典自由电子理论、量子自由电子理论）和能带理论的基本概念、能带理论的两种近似模型（近自由电子近似和紧束缚近似）、电子理论的应用等。

3.晶体缺陷：晶体的点、线、面缺陷的基本概念、缺陷的运动、缺陷对材料性能的影响。

4.半导体和超导体：半导体的基本类型及性质、载流子浓度、迁移率和温度对电导率的影响等。

超导体的主要特性、超导电性的物理本质、超导体的应用等。

5.非晶态固体：非晶态固体的结构特点及表征、结构模型、非晶态的电子理论、非晶态的应用。

6.材料的分析技术：分析固体材料的成分和结构常用技术的基本原理和方法特点（如电子显微镜、x射线衍射、光谱等）。

参考书目：
1.固体物理学，陈长乐编，西北工业大学出版社（1998）
2.固体物理学（上、下册），方俊鑫、陆栋编，上海科学技术出版社（1983）
3.材料物理基础，宗祥福、翁渝民编，复旦大学出版社（2001。

西北工业大学材料科学基础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=m g 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）。

10.若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。

试计算处理前后空位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J ）。

11.设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。

若该滑移面上有一正方形位错环，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其柏氏矢量b ∥AB 。

1)有人认为“此位错环运动移出晶体后，滑移面上产生的滑移台阶应为4个b ,试问这种看法是否正确？为什么？2)指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后，滑移方向及滑移量。

第一章材料中的原子排列第一节原子的结合方式1 原子结构2 原子结合键（1）离子键与离子晶体原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。

如氧化物陶瓷。

（2）共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。

如高分子材料。

（3）金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。

如金属。

金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。

（3）分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。

分子晶体：熔点低，硬度低。

如高分子材料。

氢键：（离子结合）X-H---Y（氢键结合），有方向性，如O-H—O（4）混合键。

如复合材料。

3 结合键分类（1） 一次键（化学键）：金属键、共价键、离子键。

（2） 二次键（物理键）：分子键和氢键。

4 原子的排列方式（1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。

长程有序，各向异性。

（2）非晶体：――――――――――不规则排列。

长程无序，各向同性。

第二节原子的规则排列一晶体学基础1 空间点阵与晶体结构（1） 空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。

图1-5特征：a 原子的理想排列；b 有14种。

其中：空间点阵中的点－阵点。

它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。

描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。

空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。

（2） 晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。

特征：a 可能存在局部缺陷； b 可有无限多种。

2 晶胞图1－6（1）――－：构成空间点阵的最基本单元。

（2）选取原则：a 能够充分反映空间点阵的对称性；b 相等的棱和角的数目最多；c 具有尽可能多的直角；d 体积最小。

（3） 形状和大小有三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。

（3113）《生物医用材料》
考试内容：
一、总论
生物医学材料的发展及其研究对象；生物医学材料与天然生物材料的区别；生物医学材料的分类与功能；生物医用材料的发展前沿。

二、生物医用高分子材料
生物医用高分子材料的来源与分类：天然医用高分子材料、合成医用高分子材料、医用高分子复合材料；医用高分子材料的一般应用：整形材料与组织修复材料，治疗用材料，检测与诊断用材料；医用高分子材料的性能、结构及与生物体的相互作用：生物医用材料的组织相容性、血液相容性，生物医用的表面处理及提高生物医用材料相容性的方法；生物医用材料的生物安全性评价方法。

三、生物陶瓷材料
生物陶瓷材料的分类：生物惰性陶瓷的组成、结构与性能特点，生物活性陶瓷的结构特点及其在骨修复中的应用；生物陶瓷在药物体系中的应用；生物陶瓷材料的表面改性与活化处理。

四、聚合物组织工程材料
组织工程的原理与技术；组织工程用生物材料分类与特点，组织工程支架的制备方法；骨组织工程用支架材料，骨生物诱导矿化材料；组织工程中的微胶囊技术；支架材料微观结构对细胞行为的影响；组织工程用组织诱导材料。

参考书目：
1．高长有，马列主编，《医用高分子材料》，化学工业出版社，2006。

2．赵长生主编，《生物医用高分子材料》，化学工业出版社，2009。

3．顾忠传等编著，《组织诱导性生物材料国际发展动态》，科学出版社，2010。

4．(美)拉特纳编著，《生物材料科学》(医用材料导论第2版影印版)，清华大学出版社，2006。

题号：832《材料科学基础》考试大纲一、考试内容1.工程材料中的原子排列（1）原子键合，工程材料种类；（2）原子的规则排列：晶体结构与空间点阵，晶向及晶面的特点及表示，金属的晶体结构，陶瓷的晶体结构。

（3）原子的不规则排列：点、线、面缺陷的类型及特征，位错的弹性性质，实际晶体中的位错。

2.固体中的相结构（1）固溶体：分类、性能及影响固溶度的因素；（2）金属间化合物：分类、性能及特征；（3）陶瓷晶体相：分类、结构、性能及特征；（4）玻璃相：性能、特征及形成条件。

3.凝固与结晶（1）结晶的基本规律；（2）结晶的基本条件；（3）晶核的形成：形核能量变化，临界晶核，形核功，形核率；（4）晶体的长大：长大条件，液固界面结构，长大机制，温度梯度，晶体形态；（5）凝固理论的应用。

4.二元相图：（1）相图的基本知识；（2）二元匀晶相图、共晶相图及包晶相图：平衡凝固及非平衡凝固，成分变化及偏析，成分过冷与固溶体组织，共晶体形成机理及其形态，杠杆定律；（3）二元相图的分析方法，其他类型二元相图及其应用；（4）Fe-C相图分析及平衡凝固；（5）铸锭组织与偏析。

5.三元相图（1）三元合金浓度表示法（2）三元匀晶相图、无固溶度变化的三元共晶相图、有固溶度变化的三元共晶相图：立体图，投影图，平衡凝固过程分析，等温截面，垂直截面（3）四相平衡反应的特点6.材料中的扩散：（1）扩散定律及其应用；（2）扩散的微观机理，影响扩散的因素；（3）扩散的热力学理论；（4）反应扩散。

7.塑性变形：（1）单晶体的塑性变形；（2）多晶体的塑性变形；（3）合金的塑性变形；（4）冷变形金属的组织与性能。

8.回复与与结晶：（1）冷变形金属在加热时的变化；（2）回复：机制，热力学，动力学，应用，影响因素；（3）再结晶：机制，热力学，动力学，应用，影响因素；（4）再结晶后晶粒长大：机制，热力学，动力学，应用及组织控制，影响因素；（5）金属的热变形，超塑性。

题号：969
《材料学基础》
考试大纲
一、考试内容
本课程主要考核学生掌握的材料学基本概念、基本知识和基本原理，重点是金属材料范畴，对复试范围作以下具体要求：
1.工程材料的分类，原子键合类型；晶体学基础；常见晶体结构及类型；晶体结构中的缺陷类型。

2.合金的晶体结构：固熔体；金属间化合物。

3.金属与合金的结晶：结晶的条件及规律；形核及晶体长大。

4.相图：二元匀晶、共晶及包晶相图；二元相图的分析方法；铁碳合金的成分、组织及性能的关系。

5.金属材料的性能：金属材料的工艺性能；金属材料的机械性能指标、物理意义及其测试方法。

6.塑性变形：单晶体塑性变形的方式及位错机制；多晶体及合金塑性变形的特点；塑性变形对材料组织和性能的影响；冷变形金属在加热时组织和性能的变化（回复与再结晶）。

8.钢的热处理及合金化的基本知识。

9.常见金属材料的类型及主要性能和特点。

二、参考书目
1.刘智恩，《材料科学基础》，西北工业大学出版社，2000
2.朱张校，《工程材料》，清华大学出版社，2001
3.石德珂、沈莲，《材料科学基础》，西安交通大学出版社，1995
4.谢希文、路若英，《金属学原理》，航空工业出版社，1989。

专业课试卷同一见“标题: 各高校材料专业历年试题资料共享区(不断更新中)”西北工业大学《材料科学基础》考试大纲一、考试内容1. 工程材料中的原子排列：（1）原子键合，工程材料种类、特点；（2）原子的规则排列：晶体结构与空间点陈，晶向及晶面的特点及表示，金属的晶体结构，陶瓷的晶体结构。

（3）原子的不规则排列：点、线、面缺陷的类型及特征，位错的弹性性质，实际晶体中的位错。

2. 固体中的相结构：（1）固溶体的分类、性能及特征（2）金属间化合物的分类、性能及特征；（3）玻璃相性能及特征。

3. 凝固与结晶：（1）结晶的基本规律、基本条件；（2）晶核的形成与长大；（3）结晶理论的应用。

4. 二元相图：（1）相图的基本知识；（2）二元匀晶相图及固溶体的结晶，共晶相图及共晶转变，包晶相图及包晶转变；（3）二元相图的分析方法，其他类型二元相图及其应用，相图的热力学基础。

5. 固体中的扩散：（1）扩散定律及其应用；（2）扩散的微观机理，影响扩散的因素；（3）扩散的热力学理论；（4）反应扩散。

6. 塑性变形：（1）单晶体的塑性变形；（2）多晶体的塑性变形；（3）合金的塑性变形；（4）冷变形金属的组织与性能，超塑性。

7. 回复与与结晶：（1）冷变形金属在加热时的变化；（2）回复机制；（3）再结晶及再结晶后的晶粒长大；（4）金属的热变形。

二、参考书目1. 《材料科学基础》（第二版），刘智恩，西北工业大学出版社，20032. 《材料科学基础》，胡庚祥，蔡珣，上海交通大学出版社，20003. 《材料科学基础》，石德珂，西安交通大学出版社，20004. 《材料科学基础》，潘金生，仝健民，清华大学出版社，1998综合模拟题一一、简答题（每题6分，共30分）1．原子的结合键有哪几种？各有什么特点？2．面心立方晶体和体心立方晶体的晶胞原子数、配位数和致密度各是多少？3．立方晶系中，若位错线方向为[001]，，试说明该位错属于什么类型。

1.在Al-Mg 合金中，x Mg =0.05，计算该合金中Mg 的质量分数(w Mg )(已知Mg 的相对原子质量为24.31，Al 为26.98)。

2．已知Al-Cu 相图中，K ＝0.16，m ＝3.2。

若铸件的凝固速率R ＝3×10-4 cm/s ，温度梯度G ＝30℃/cm ，扩散系数D ＝3×10-5cm 2/s ，求能保持平面状界面生长的合金中W Cu 的极值。

3．证明固溶体合金凝固时，因成分过冷而产生的最大过冷度为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=∆GK R K mw R GD K K mw T Cu C Cu C )1(ln 1)1(00max最大过冷度离液—固界面的距离为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=GDK R K mw R D x Cu C )1(ln 0式中m —— 液相线斜率； w C0Cu —— 合金成分； K —— 平衡分配系数； G —— 温度梯度； D —— 扩散系数； R —— 凝固速率。

说明：液体中熔质分布曲线可表示为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=x D R K K w C Cu C L exp 110 4．Mg-Ni 系的一个共晶反应为：546.02)Mg (570235.0Ni Mg ==+⇔w w L NiNi 纯℃α设w 1Ni ＝C 1为亚共晶合金，w 2Ni =C 2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2合金中α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。

5．在图4—30所示相图中，请指出： (1) 水平线上反应的性质； (2) 各区域的组织组成物； (3) 分析合金I ，II 的冷却过程；(4) 合金工，II 室温时组织组成物的相对量表达式。

6．根据下列条件画出一个二元系相图，A 和B 的熔点分别是1000℃和700℃，含w B =0.25的合金正好在500℃完全凝固，它的平衡组织由73.3%的先共晶。