2021陜西師范大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)研究生考試大綱
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2021陜西師范大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)研究生考試大綱 正文
陜西師范大學(xué)碩士研究生招生考試“??-材料科學(xué)基礎(chǔ)”考試大綱
本《材料科學(xué)基礎(chǔ)》考試大綱適用于陜西師范大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)科各專業(yè)碩士研究生招生考試。材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料學(xué)本科學(xué)生最基礎(chǔ)課程之一,也是大多數(shù)材料學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課。它的主要內(nèi)容包括材料的成分、結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系及其變化規(guī)律,材料的結(jié)構(gòu)和缺陷,材料熱力學(xué)和相平衡,材料擴(kuò)散和相變、材料燒結(jié)及熱處理等。要求考生掌握材料科學(xué)與工程的基本理論,初步掌握、解決材料科學(xué)與工程實(shí)際問(wèn)題的思路和方法。
一、考試的基本要求
要求考生比較系統(tǒng)地理解材料的微觀結(jié)構(gòu)、成分、制備工藝及性能之間的關(guān)系,掌握材料科學(xué)的基本理論、基本概念和基本技能,學(xué)會(huì)如何分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題,建立基本的材料科學(xué)與工程思維方式,并初步具備材料研究、測(cè)試和加工的能力。同時(shí)要求考生具有抽象的空間思維能力和綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
二、考試方法和考試時(shí)間
材料科學(xué)基礎(chǔ)考試采用閉卷筆試形式,試卷滿分為150分,考試時(shí)間為180分鐘。
三、考試內(nèi)容
(一)原子的結(jié)構(gòu)與鍵合
1、原子結(jié)構(gòu)與鍵合
(1)原子和電子的結(jié)構(gòu)特征(四個(gè)量子數(shù))
(2)原子間的鍵合(金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、分子鍵、氫鍵)
(二)固體結(jié)構(gòu)
1、晶體學(xué)基礎(chǔ)
(1)空間點(diǎn)陣和晶胞
(2)晶面指數(shù)和晶向指數(shù)
(3)晶體的對(duì)稱性
(4)極射赤面投影及倒易點(diǎn)陣
2、金屬的晶體結(jié)構(gòu)
(1)三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)
(2)晶體的原子堆垛和間隙
3、合金的相結(jié)構(gòu)
(1)固溶體(定義、分類、均勻性、性質(zhì))
(2)中間相(四種類型的化合物及其性質(zhì)和應(yīng)用)
4、離子晶體和共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)
(1)離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則(正、負(fù)離子配位規(guī)則、多面體共用規(guī)則)
(2)典型的離子晶體結(jié)構(gòu)(AB型、AB2型、A2B3型、ABO3型、AB2O4型、硅酸鹽型)
(3)共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)
5、準(zhǔn)晶、液晶和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)
(1)準(zhǔn)晶態(tài)結(jié)構(gòu)(5重對(duì)稱性)
(2)液晶態(tài)結(jié)構(gòu)
(3)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)
(三)晶體缺陷
1、點(diǎn)缺陷
(1)點(diǎn)缺陷的形成
(2)點(diǎn)缺陷的平衡濃度
(3)點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)
2、位錯(cuò)
(1)位錯(cuò)的基本類型和特征(刃型、螺型、混合型)
(2)柏氏矢量(概念、性質(zhì)、表示方法)
(3)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)(滑移、攀移、交割)
(4)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)(應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變能、線張力、作用在位錯(cuò)上的力、位錯(cuò)間交互作用力)
(5)位錯(cuò)的生成和增殖(位錯(cuò)密度、位錯(cuò)的生成、位錯(cuò)的增殖)
(6)實(shí)際晶體中的位錯(cuò)(柏氏矢量、層錯(cuò)、不全位錯(cuò)、位錯(cuò)反應(yīng)、各晶體結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò))
3、表面與界面
(1)表面(表面能)
(2)晶界和亞晶界(小角、大角晶界、晶界能、晶界特性)
(3)相界(共格、半共格、非共格)
(四)固體中原子及分子的運(yùn)動(dòng)
1、擴(kuò)散的表象理論
(1)菲克第一定律
(2)菲克第二定律
(3)擴(kuò)散方程的解
(4)置換型固溶體中的擴(kuò)散(Kirkendall效應(yīng))
(5)擴(kuò)散系數(shù)D與濃度相關(guān)時(shí)的求解
2、擴(kuò)散的熱力學(xué)分析
3、擴(kuò)散的原子理論
(1)擴(kuò)散的微觀機(jī)制
(2)原子跳躍和擴(kuò)散系數(shù)
4、擴(kuò)散激活能
5、影響擴(kuò)散的因素
6、反應(yīng)擴(kuò)散
(五)材料的形變和再結(jié)晶
1、材料應(yīng)力應(yīng)變曲線、彈性和黏彈性
(1)材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線(彈性極限、屈服極限、胡克定律)
(2)彈性變形的本質(zhì)
(3)彈性變形的特征和彈性模量
(4)彈性的不完整性(包申格效應(yīng)、彈性后效、彈性滯后)
(5)黏彈性
2、晶體的塑性變形
(1)單晶體的塑性變形(滑移、孿生、扭折)
(2)多晶體的塑性變形(晶粒取向、晶界的影響)
(3)合金的塑性變形(固溶體、多相合金)
(4)塑性變形對(duì)材料組織與性能的影響(形變織構(gòu)、殘余應(yīng)力、點(diǎn)陣畸變、加工硬化)
3、回復(fù)與再結(jié)晶
(1)冷變形金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化
(2)回復(fù)(動(dòng)力學(xué)、機(jī)制)
(3)再結(jié)晶(形核和長(zhǎng)大、動(dòng)力學(xué)、影響因素)
(4)晶粒長(zhǎng)大(正常長(zhǎng)大、異常長(zhǎng)大)
(5)再結(jié)晶退火組織(再結(jié)晶退火后的晶粒大小、再結(jié)晶織構(gòu)、退火孿晶)
4、熱變形與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶
(1)動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶(機(jī)制、組織結(jié)構(gòu)變化)
(2)熱加工對(duì)組織和性能的影響
(3)高溫蠕變
(4)超塑性
(六)單組元相圖和純金屬的凝固
1、單元系相變的熱力學(xué)和相平衡
(1)相平衡條件和相律
(2)單元系相圖
2、純金屬的凝固
(1)純金屬凝固的基本條件(熱力學(xué)、結(jié)構(gòu)、能量)
(2)形核(均勻形核、非均勻形核)
(3)晶體的長(zhǎng)大(晶體長(zhǎng)大的條件、固液界面結(jié)構(gòu)、晶體長(zhǎng)大機(jī)制和速率)
(4)結(jié)晶動(dòng)力學(xué)和凝固組織
(5)凝固理論的應(yīng)用實(shí)例
(七)二元相圖
1、二元相圖的表示、測(cè)定方法和幾何特征
(1)相圖的表示與測(cè)定方法
(2)二元相圖熱力學(xué)的基本要點(diǎn)(自由能-成分曲線、多相平衡公切線、杠桿定律、二元相圖的幾何特征)
2、二元相圖的分析
(1)二元?jiǎng)蚓鄨D(固溶體平衡及非平衡凝固、杠桿定律計(jì)算)
(2)二元共晶相圖(平衡及非平衡凝固、組織形態(tài)、杠桿定律計(jì)算)
(3)二元包晶相圖(平衡及非平衡凝固、杠桿定律計(jì)算)
(4)其它類型的二元相圖(具有化合物、偏晶、合晶、溶晶、固態(tài)相變)
(5)復(fù)雜二元相圖的分析方法(分解型、合成型)
(6)Fe-Fe3C相圖(相圖分析、典型合金的冷卻曲線及組織形態(tài))
四、掌握重點(diǎn)
(一) 原子間鍵合的種類及特點(diǎn)
(二) 晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標(biāo)定
(三) 晶體結(jié)構(gòu)中原子間隙的計(jì)算
(四) 晶體缺陷的種類、運(yùn)動(dòng)方式及特點(diǎn)
(五) 菲克第一定律和第二定律的表達(dá)式及適用條件
(六) 單晶體滑移、孿生變形的主要特點(diǎn),熟練掌握滑移的微觀機(jī)理
(七) 冷變形金屬在加熱時(shí)發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大時(shí)的條件、動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)、微觀機(jī)理和影響因素
(八) 金屬結(jié)晶形核和長(zhǎng)大的基本原理及其應(yīng)用
(九) 典型二元相圖的分析方法及其應(yīng)用
五、主要參考書(shū)目
[1] 胡庚祥等編著,《材料科學(xué)基礎(chǔ)(第三版)》,上海交通大學(xué)出版社,2010。
[2] 劉智恩主編《材料科學(xué)基礎(chǔ)(第4版)》,西北工業(yè)大學(xué)出版社,2013。
[3] 潘金生等編著,《材料科學(xué)基礎(chǔ)(修訂版)》,清華大學(xué)出版社,2011。
編制單位:陜西師范大學(xué)
編制日期:2018年9月7日
陜西師范大學(xué)
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