一、考查目标

　　材料科学基础科目考试旨在了解和考察学生的材料科学基本概念，理解材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能和应用之间的关系。要求学生比较系统的掌握材料科学的基础理论，主要包括化学键、晶体结构与缺陷、扩散理论、材料的形变与再结晶、凝固理论与相图。熟悉材料科学基础理论的应用，能够应用所掌握的知识综合分析、解决有关材料科学及工程领域的相关问题。

　　二、考试形式与试卷结构

　　(一)试卷成绩及考试时间

　　本试卷满分为 150 分，考试时间 180 分钟。

　　(二)答题方式

　　答题方式为闭卷、笔试。

　　(三)试卷题型结构

　　1、名词解释：4 小题，每小题 5 分，共 20 分;

　　2、简答题：5 小题，每小题 10 分，共 50 分;

　　3、综合题：4 小题，每小题 20 分，共 80 分。

　　(四)主要参考书目

　　《材料科学基础》(第三版)，胡赓祥、蔡珣、戎咏华编著，上海交通大学出版社，2010.

　　三、考查范围

　　(一)原子结构与键合

　　1、理解原子的组成和原子的结构。

　　2、熟悉原子间的键合，金属键、离子键、共价键、范德瓦耳斯力、氢键的性质。

　　(二)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。

　　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。

　　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;典型晶体结构的特点;固溶体的性质及影响固溶体溶解度的因素。

　　(三)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。

　　2、掌握各类位错的定义及相关概念，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;柏氏矢量确定方法的物理意义。

　　3、掌握部分位错、单位位错和全位错;掌握位错间的交互作用;层错、扩展位错及其宽度、束集和交滑移;运动位错的交割等;界面能的概念及界面能对相变的影响。

　　4、重点掌握位错的运动规律、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。

　　(四)固体中原子及分子的运动

　　1、熟悉扩散系数的表达式及影响扩散的因素。

　　2、掌握扩散的驱动力和扩散方向的判据;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。

　　3、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。

　　(五)材料的形变和再结晶

　　1、熟悉热加工对材料组织和性能的影响。

　　2、掌握派-纳力的概念及其表达式的含义;晶粒正常长大的驱动力及晶界迁移的规律，晶粒异常长大现象及再结晶织构;冷变形金属在加热时组织和性能的变化规律。

　　3、重点掌握施密特定律的意义并能够熟练应用;单晶体拉伸时初始滑移系的确定方法及晶体转动规律;细晶强化、固溶强化、弥散强化和形变强化的机制及强化效果表达式;屈服现象与应变时效及其对实际生产的影响与消除方法。

　　4、塑性变形对材料组织与性能的影响;加工硬化行为与位错滑移的关系;回复机制及回复动力学在生产中的应用;再结晶形核机制及再结晶动力学在生产中的应用。

　　(六)单组元相图及纯晶体的凝固

　　1、熟悉相律及其应用;液态金属的结构特点;晶体长大的方式;凝固的本质。

　　2、重点掌握均匀形核的临界晶核半径和形核功的计算方法;单晶制备的基本要求和基本制备方法。

　　3、重点掌握结晶的热力学条件、结构条件、能量条件和动力学条件;非均匀形核的临界晶核半径和形核功的计算方法;液-固界面结构;液-固界面前沿液体的温度分布对晶体形态的影响;结晶理论的实际应用。

　　(七)二元系相图和合金的凝固

　　1、熟悉多相平衡成分确定的公切线方法。

　　2、掌握自由能-成分曲线与二元相图的对应关系;相、组织及组织组成物等基本概念;有效分配系数。

　　3、重点掌握匀晶、共晶及包晶相图，并能根据相图分析合金平衡结晶过程及凝固组织;杠杆定律及相应的计算。

　　4、重点掌握铁碳合金的平衡结晶过程和室温组织;相和组织的相对量计算;平衡状态下铁碳合金的成分、组织、性能之间的对应关系;二元合金的凝固，正常凝固方程及应用，成分过冷，合金铸锭的组织与缺陷。

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