浙江工业大学材料科学基础考试大纲(共3页)

《材料科学基础》考试大纲一、考试的基本要求《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，是发挥材料潜力、充分利用现有材料和研究开发新材料的理论基础，是考生学习后续相关材料课程和今后从事材料专业的工作基础课程。

要求考生比较系统地掌握材料科学的基本概念、基础理论及其应用。

系统地理解材料与成分、组织结构与性能内在联系，具备综合运用知识分析和解决工程实际问题的能力。

二、考试内容第1部分材料的原子结构与键合1.原子结构与原子的电子结构；原子结构、原子排列对材料性能的影响。

2.材料中的结合键的类型、本质，各结合键对材料性能的影响，键-能曲线及其应用。

3.原子的堆垛和配位数的基本概念及对材料性能的影响。

4.显微组织基本概念和对材料性能的影响。

第2部分材料的晶态结构1.晶体与非晶体、晶体结构、空间点阵、晶格、晶胞、晶格常数、布拉菲点阵、晶面间距等基本概念。

2.晶体晶向指数与晶面指数的标定方法。

3.晶体结构及类型，常见晶体结构(bcc、fcc、hcp)及其几何特征、配位数、堆积因子（致密度）、间隙、密排面与密排方向。

4.合金相结构，固溶体、中间相的基本概念和性能特点。

5.离子晶体和共价晶体机构，离子晶体结构规则、典型的离子晶体结构。

5.高分子材料的组成和结构的基本特征，高分子材料结晶形态、高分子链在晶体中的构象、高分子材料晶态结构模型、液晶态的结构特征与分类。

第3部分点缺陷和扩散1.点缺陷的类型，肖脱基空位、弗兰克尔空位、间隙原子和置换原子，间隙固溶体和置换固溶体等基本概念，离子晶体中的点缺陷特点，点缺陷的平衡浓度、影响因素及其对材料性能的影响。

2.扩散概念，扩散第一定律、扩散第二定律。

3.扩散驱动力及扩散机制。

4.离子晶体中的扩散、聚合物中的扩散机制。

5.扩散系数、扩散激活能，影响扩散的因素及原理。

第4部分线、面和体缺陷1.位错类型，刃型位错、螺型位错、位错线和滑移线的基本概念，柏格斯回路和柏氏矢量的基本概念及物理意义。

材料科学基础复习大纲.讲课稿材料科学基础复习大纲第二章晶体结构2.1 结晶学基础1、概念:晶体晶胞晶胞参数七大晶系晶面指数晶面族晶向指数晶向族2、晶面指数和晶向指数的计算2.2 结合力与结合能按照结合力性质不同分为物理键和化学键化学键包括离子键共价键金属键物理键包括范德华键氢键晶体中离子键共价键比例估算(公式2.16离子晶体晶格能2.3 堆积(记忆常识1、最紧密堆积原理及其使用范围:原理略适用范围:典型的离子晶体和金属晶体原因:该原理是建立在质点在电子云分布呈球形对称以及无方向性的基础上的2、两种最紧密堆积方式:面心立方最紧密堆积ABCABC 密排六方最紧密堆积ABABAB系统中:每个球周围有6个八面体空隙 8个四面体空隙N个等径球体做最紧密堆积时系统有2N个四面体空隙N个八面体空隙八面体空隙体积大于四面体空隙3、空间利用率:晶胞中原子体积与晶胞体积的比值(要学会计算两种最紧密堆积方式的空间利用率为74.05﹪(等径球堆积时4、影响晶体结构的因素内因:质点相对大小(决定性因素配位数(概念及计算极化(概念,极化对晶体结构产生的影响外因(了解:同质多晶类质多晶同质多晶转变2.4 单质晶体结构(了解2.5 无机化合物结构(重点每年必考分析结构从以下几个方面入手:晶胞分子数,何种离子做何种堆积,何种离子添隙,添隙百分比,正负离子配位数,正负离子电价是否饱和,配位多面体,添隙半径的计算(刚好相切时,隙结构与性质的关系。

1、NaCl型:4个NaCl分子Cl离子做面心立方密堆积,Na离子填充八面体空隙,填充率100﹪,正负离子配位数均为6,电价饱和。

【NaCl6】或【ClNa6】八面体结构与性能:此结构在三维方向上键力均匀,因此无明显解理,破碎后呈颗粒状,粒为多面体形状。

离子键结合,因此有较高的熔点和硬度2、立方ZnS结构:4个ZnS分子S离子做面心立方密堆积,Zn离子填充四面体空隙填充率50﹪,离子配位数均为4,电价饱和,【ZnS4】四面体会画投影图(图2.26注意:一定要画虚线,一定要标高,一定要有图例(白球黑球代表什么离子3、萤石(CaF2结构:(唯一正离子做堆积的结构4个CaF2分子Ca 离子做面心立方密堆积,F离子填充四面体空隙,填充率100﹪。

材料科学基础考试大纲一、考试目的与要求本考试旨在评估学生对材料科学基本概念、原理、分类及其应用的掌握程度。

通过考试，学生应能够展示其对材料科学基础知识的理解，以及分析和解决材料相关问题的能力。

二、考试内容与结构1. 材料科学概述- 材料科学的定义- 材料科学与其他学科的关系- 材料科学的重要性和应用领域2. 材料的分类- 金属材料- 陶瓷材料- 聚合物材料- 复合材料- 新型功能材料3. 材料的微观结构- 晶体结构- 非晶体结构- 微观缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）4. 材料的性能- 力学性能（弹性、塑性、硬度、韧性）- 热性能（导热性、比热容、热膨胀）- 电性能（导电性、绝缘性、半导体性）- 光学性能- 磁性能5. 材料的加工与制备- 金属材料的加工（铸造、锻造、轧制、焊接）- 陶瓷材料的制备（粉末冶金、烧结）- 聚合物材料的加工（挤出、注射、吹塑）- 复合材料的制备与加工6. 材料的表征技术- 显微镜技术（光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜） - X射线衍射分析- 光谱分析（红外光谱、紫外光谱、X射线光谱）- 热分析技术（差热分析、热重分析）7. 材料的老化与失效- 老化机制- 失效类型与原因- 材料的耐久性与寿命预测8. 材料的创新与可持续发展- 新型材料的开发- 材料的循环利用与回收- 环境友好型材料三、考试形式与题型考试形式为闭卷笔试，题型包括：- 选择题：测试学生对材料科学基本概念和原理的掌握。

- 简答题：评估学生对材料科学原理的应用能力。

- 计算题：考查学生对材料性能计算和数据分析的能力。

- 论述题：评价学生对材料科学综合问题的理解与分析能力。

四、考试评分标准1. 选择题：根据选项的正确性评分。

2. 简答题：根据答案的完整性和准确性评分。

3. 计算题：根据计算过程的正确性和结果的准确性评分。

4. 论述题：根据论述的深度、逻辑性和创新性评分。

五、考试准备建议1. 系统复习材料科学的基本概念和原理。

《材料科学基础》考试大纲一、考查目标1.掌握材料科学基础的基本知识，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。

二、考查内容（一）固体结构1、掌握点阵和晶胞的概念。

2、熟练掌握晶向指数和晶面指数的标定和晶向及晶面的确定。

3、掌握bcc、fcc、hcp三种典型晶体结构。

4、掌握固溶体的类型及影响固溶体溶解度的因素。

5、掌握金属间化合物的基本类型及特点。

（二）晶体缺陷1、掌握点缺陷的热力学稳定性、握点缺陷平衡浓度的计算及获得过饱和空位的方法。

2、掌握位错的基本类型和结构特征及运动方式。

3、掌握柏氏矢量的确定方法物理意义，掌握柏氏矢量的特性，能熟练的根据柏氏矢量定义各种位错（如刃位错、螺位错、混和位错、部分位错、单位位错和全位错等）。

4、掌握位错的运动规律、滑移和塑性变形的关系及运动位错的交割作用。

5、掌握螺位错、刃位错的应力场特点、应变能的大小。

6、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。

7、掌握Frank-Read位错源的开动过程及所需最小切应力的计算。

8、掌握层错、肖克莱不全位错和弗兰克不全位错；了解扩展位错及其宽度、束集和交滑移。

9、掌握位错反应的能量条件。

10、掌握小角晶界及大角晶界的概念及结构；掌握晶界的特性、界面能的概念及界面能对相变的影响。

（三）固体中原子及分子的运动1、熟练掌握扩散第一定律的含义及各参数的量纲，能用第一定律解决一些扩散问题。

2、掌握扩散第二定律的误差解、高斯解和正弦解的形式，并用来解决一些简单扩散问题。

3、熟练掌握扩散系数D的表达式及影响扩散的因素。

4、掌握扩散的驱动力和扩散方向的判据、掌握扩散机制、原子跳跃和扩散的关系及相应的扩散系数表达式。

5、掌握反应扩散的概念及特点，并能根据相图确定反应扩散渗层的组织分布及浓度分布。

（四）材料的形变和再结晶1、掌握施密特定律的意义并能够熟练应用。

2、掌握单晶体拉伸及压缩时初始滑移系的确定方法及晶体转动规律。

《材料科学基础》考试大纲第一章纯金属的晶体结构考试内容：双原子模型空间点阵晶面指数晶向指数纯金属的三种点阵结构原子堆垛顺序晶体中的间隙考试要求：掌握空间点阵的基本概念和金属晶体结构的描述方法；掌握三种常见晶体结构的原子堆垛顺序、晶体中的间隙及原子半径第二章纯金属的结晶考试内容：过冷结晶结晶的能量条件与结构条件均匀形核与非均匀形核晶体的长大结晶过程的动力学晶粒度考试要求：了解结晶过程；掌握均匀形核的热力学分析；温度梯度对形貌的影响；掌握控制晶粒大小的因素第三章合金的晶体结构考试内容：相影响合金相结构的主要因素固溶体固溶度中间相正常价化合物电子化合物间隙相化合物的性能考试要求：掌握影响合金相结构的主要因素；固溶体的分类；影响固溶体溶解度的因素；了解有序固溶体的概念第四章二元合金相图考试内容：单元系相图相平衡的热力学条件相律匀均相图平衡结晶及非平衡结晶共晶相图共晶组织离异共晶包晶相图及组织二元相图的分析方法根据相图推测合金性能溶体的自由能公切线法则杠杆定律考试要求：掌握合金相平衡的热力学条件；了解相图的表示方法；掌握匀均、共晶、包晶合金的平衡及非平衡过程；掌握合金相图与热力学的关系第五章三元合金相图考试内容：三元相图的几何规则三元匀均相图的空间模型、结晶过程、等温截面、变温截面三元共晶相图三元包共晶相图、三元相图中的四相平衡接触法则考试要求：掌握三元合金相图的几何规则，了解三元匀均、共晶、包晶相图的分析方法及平衡结晶过程；了解分析三元相图的各种截面的方法第六章铁碳合金考试内容：碳的存在形式铁碳相图碳钢碳对组织和性能的影响热脆冷脆考试要求：掌握Fe-C相图的各种特征温度和特征成分，掌握几种典型成分合金的平衡结晶过程及室温平衡组织；利用杠杆定律计算各种平衡组织的组织组成物和相组成物的比例；了解杂质元素对合金性能的影响。

第七章合金的凝固和铸件的组织考试内容：溶质原子的分布有效分配系数区域提纯成分过冷液固界面的形貌合金铸件组织铸件缺陷考试要求：掌握溶质原子在各种情况下在液相中的分布；掌握成分过冷及数学模型；掌握成分过冷对晶体形貌的影响；了解典型铸态组织及形成原因；了解铸态组织缺陷及控制方法。

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。

《材料科学基础》考试大纲
一、基本要求
要求考生掌握原子结构与键合的基础知识；三大类材料的晶体结构；晶体缺陷分析；相图和相平衡分析；材料的光、电性质及其应用等方面的知识。

对材料的结构、性能及相互之间的关系有一定的分析能力。

通过本课程考试，为我院选拔在材料、光学工程等领域具有综合材料科学基础的深造人才。

二、考试范围
第一部分原子结构与键合
1.原子结构（电离能、电子亲和能、电负性等）
2.元素周期表（原子的半径、电离能、电子亲和势力等在周期表中的变化规律）
3
原子间的键合（各种结合键的概念、特点、代表材料，通过结合键及原子间作用力分析材料的物理化学性质）
第二部分材料中的晶体结构
1.晶体学基础（晶胞、晶格参数、简单立方、体心立方、面心立方、六方密堆结构的堆
积方式等）
2.金属晶体的结构
3.离子晶体的结构
4.共价晶体的结构
5.高分子材料的结构
第三部分晶体缺陷
1.点缺陷
2.线缺陷
第四部分相图与相平衡
1.相图基础（相区、相率、相转变分析）
2.二元相图分析（二元均晶相图和二元共晶相图）
第五部分固体中的扩散
1.扩散定律
2.扩散微观理论与机制
3.扩散的热力学分析
4.影响扩散的因素
第六部分材料的光学性质及其应用
1.光学性质的基本概念（吸收、反射、折射、透射、散射等）
2.材料的发光机理
3.材料在光学领域的应用
第七部分材料的电学性质及其应用
1.电学性质的基本概念（电导率、电阻率、电子导电、离子导电等）
2.固体的能带理论
3.半导体及其应用
4.材料在电学领域的应用。

《材料科学基础》考试大纲
一、基本要求
要求考生掌握原子结构与键合的基础知识；三大类材料的晶体结构；晶体缺陷分析；相图和相平衡分析；材料的光、电性质及其应用等方面的知识。

对材料的结构、性能及相互之间的关系有一定的分析能力。

通过本课程考试，为我院选拔在材料、光学工程等领域具有综合材料科学基础的深造人才。

二、考试范围
第一部分原子结构与键合
1.原子结构（电离能、电子亲和能、电负性等）
2.元素周期表（原子的半径、电离能、电子亲和势力等在周期表中的变化规律）
原子间的键合（各种结合键的概念、特点、代表材料，通过结合键及原子间作用力分析材料的物理化学性质）
第二部分材料中的晶体结构
1.晶体学基础（晶胞、晶格参数、简单立方、体心立方、面心立方、六方密堆结构的堆积
方式等）
2.金属晶体的结构
3.离子晶体的结构
4.共价晶体的结构
5.高分子材料的结构
第三部分晶体缺陷
1.点缺陷
2.线缺陷
第四部分相图与相平衡
1.相图基础（相区、相率、相转变分析）
2.二元相图分析（二元均晶相图和二元共晶相图）
第五部分固体中的扩散
1.扩散定律
2.扩散微观理论与机制
3.扩散的热力学分析
4.影响扩散的因素
第六部分材料的光学性质及其应用
1.光学性质的基本概念（吸收、反射、折射、透射、散射等）
2.材料的发光机理
3.材料在光学领域的应用
第七部分材料的电学性质及其应用
1.电学性质的基本概念（电导率、电阻率、电子导电、离子导电等）
2.固体的能带理论
3.半导体及其应用
4.材料在电学领域的应用。