蘇州科技大學2021年碩士研究生入學初試考試大綱

    命題學院：材料科學與工程學院

    考試科目名稱：材料科學基礎

    說明：常規(guī)考試用具及帶有函數(shù)計算和四則運算的普通計算器。

    本考試是測試考生掌握材料學科專業(yè)知識以及綜合運用的能力?？荚嚪秶ū敬缶V規(guī)定的內容。

    一、考試基本要求

    《材料科學基礎》考試大綱適用于報考材料科學與工程專業(yè)碩士研究生的入學考試。本考試是為招收材料科學與工程專業(yè)碩士生而擬設的具有選拔功能的考試。其主要目的是測試考生對材料科學基礎知識的掌握程度及運用能力，系統(tǒng)掌握材料制備方法與性能研究有關概念、基本原理以及材料的構效關系，掌握結構與性質之間的關系，以及各類材料(無機、金屬、有機、高分子和半導體)的基本結構、性質與應用等。具有基本學科的思維方法和理論聯(lián)系實際獨立分析問題解決問題的能力。學會用辯證唯物主義的觀點和邏輯思維去認識材料性質變化的本質。重點考察考生以下幾個方面的能力：

    1.具備材料學科相關的基礎專業(yè)知識。

    2.具有扎實的基本功。

    3.具備一定的運用基礎知識分析、解決實際問題的能力。

    二、考試內容和考試要求

    1、原子結構與化學鍵

    掌握能帶理論、了解價鍵理論、雜化軌道理論、分子軌道理論的基本概念，熟練掌握原子基本結構，電子親和能，電負性，核外電子排布，元素周期表；掌握原子之間相互作用力與勢能，各種結合鍵(金屬鍵、離子鍵、共價鍵、氫鍵等)的基本概念、特點、代表材料，能通過化學鍵及原子間作用力和鍵能分析材料的物理化學性能。

    2、晶體學基礎

    理解晶體定義和七大晶系的分類，熟練掌握簡單立方、體心立方、面心立方和密排六方等結構的堆積方式、配位數(shù)、致密度、晶胞原子數(shù)與原子半徑之間的關系，熟練掌握各種結構中晶向指數(shù)和晶面指數(shù)，以及晶向族、晶面族的確定；理解單晶與多晶的定義和特性；

    掌握空間點陣和晶胞的基本概念，選取晶胞的原則，七大晶系和14種布拉菲點陣各自的特點，點陣參數(shù)。學會晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標定，晶向和晶面的特殊關系；晶帶定理、晶面間距d（hkl）及其求法，晶體對稱性。典型晶體結構及其晶體學特點（包括晶胞形狀、晶胞內原子數(shù)、晶格常數(shù)與原子半徑、配位數(shù)、致密度、各類間隙尺寸與個數(shù)，面密度和線密度，最密排面和最密排方向，滑移系數(shù)目、堆垛方式等），利用典型晶體結構特征進行的相關計算。

    基本概念：陣點、空間點陣、晶格、晶胞、晶面、晶面指數(shù)、晶面族，晶向、晶向指數(shù)、晶向族、晶帶、晶帶定理、晶面間距、配位數(shù)、致密度、八面體間隙、四面體間隙、同素異構體、多晶型性轉變、合金、組元、相、組織、顯微組織、宏觀組織、固溶體、中間相、間隙固溶體、置換固溶體、有序固溶體、無序固溶體、有限固溶體、無限固溶體、一次固溶體、二次固溶體、正常價化合物、電子化合物、間隙相、間隙化合物、電子濃度、電負性、準晶、非晶。

    3、金屬、陶瓷和高分子結構

    掌握陶瓷材料典型晶體結構，陰陽離子半徑比確定晶體結構，同素異形體；高分子材料結構，同分異構體，高分子晶體，非晶高分子，熱塑高分子，熱固高分子，彈性體，高分子材料結構與性能關系。

    區(qū)別概念：晶體與非晶體，空間點陣和晶體結構，各向同性與各向異性，相和組織，固溶體和中間相，間隙固溶體和置換固溶體，有序固溶體和無序固溶體，有限固溶體和無限固溶體，一次固溶體和二次固溶體，間隙相和間隙化合物，電子化合物和正常價化合物，

    晶體中的各向同性與各向異性，實際晶體的偽各向異性。同素異構體、多晶型性轉變及特點。

    離子晶體的結構規(guī)則（鮑林規(guī)則）。典型的離子晶體的結構與性能特點。硅酸鹽晶體的分類、組成及結構的基本特點。共價晶體及其特征。

    4、相圖與相變

    掌握相圖的表示與測定方法，二元相圖中相律應用，熱力學曲線的公切線原理。杠桿定律及應用，相接觸法則。二元相圖的幾何規(guī)律及復雜相圖的分析方法。

    幾種基本相圖：勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖及共析相圖的分析。（1）分析點、線和平衡反應，會寫出反應式；（2）分析相應合金的結晶過程及結晶后的組織組成和相組成；（3）熟練杠桿定律在這幾種相圖中的應用，計算相組成物與組織組成物的百分含量；（4）典型合金的平衡結晶轉變過程和不平衡結晶轉變過程及轉變組織；（5）明確合金結晶過程與純金屬結晶過程的異同點；（6）非平衡共晶、離異共晶和偽共晶的組織特點、形成條件；（7）偏析及其解決辦法。

    根據(jù)相圖與組織結構和合金性能的關系，來判斷合金的性能。

    典型二元相圖分析：（1）Fe-Fe3C相圖；（2）SiO2-Al2O3相圖

    掌握二元相圖杠桿定律并計算物相構成，掌握勻晶、共晶、共析、包晶相圖及其合金的結晶過程；熟練掌握Fe-Fe3C相圖，熟悉Fe-Fe3C體系中合金的凝固、二元合金的凝固理論，學會分析不同成分下Fe-Fe3C體系中的微觀組織及材料性能；對三元相圖不作要求。掌握Fe-Fe3C體系中過冷奧氏體等溫轉變規(guī)律，能看懂C曲線，掌握過冷轉變中的相變規(guī)律，可根據(jù)不同轉變條件分析物相的構成及材料力學性能，并延伸了解鋼的加熱轉變規(guī)律。熟練掌握金屬材料結晶過程，成核的熱力學條件，熟悉晶體的生長機制，溫度梯度以及溫度對晶體成核及成長的影響。

    掌握熱力學第一、二、三定律及其應用;各種變化過程(單純pVT變化過程、相變化過程和化學變化過程)的方向和限度的判別；相平衡體系和化學平衡體系中的應用；二組分體系相圖的繪制及解析。

    5、材料化學中的化學原理

    (1)掌握化學反應中的質量和能量關系;

    (2)了解酸堿理論，熟悉溶液中的單相與多相離子平衡，掌握弱酸、弱堿溶液中離子濃度、鹽類水解和沉淀平衡的計算;

    (3)了解配合物的化學鍵理論(價鍵理論，晶體場理論，配位場理論，分子軌道理論)，掌握配合物的基本概念、穩(wěn)定常數(shù)及其應用，熟悉配合物在水溶液中的穩(wěn)定性以及影響穩(wěn)定性的因素。熟悉配位化合物的的命名、幾何構型和異構現(xiàn)象以及配合平衡等有關知識。

    (4)表面自由能和表面張力;潤濕現(xiàn)象與接觸角;毛細管現(xiàn)象;新相的生成和亞穩(wěn)定狀態(tài);固體表面的吸附及非均相催化反應。掌握概念：表面張力、表面能和比表面積，并比較液體和固體的表面張力、表面能的不同處。掌握表面吸附現(xiàn)象，吸附及其本質及吸附理論。潤濕與粘附現(xiàn)象的幾種方式、潤濕的尺度、影晌潤濕的因素。界面能與晶界構型的關系。

    6、材料力學性能

    了解材料應力、應變及彈性形變、廣義虎克定律；無機材料晶相的塑性變形，晶格滑移；高溫蠕變機理及影響因素；玻璃相的粘性流動。脆性斷裂；理論結合強度；Griffith微裂紋理論；應力場強度因子和平面應變斷裂韌性；斷裂韌性測試；裂紋亞臨界生長；亞臨界裂紋生長速率與應力場強度因子的關系，根據(jù)亞臨界裂紋擴展預測材料壽命。

    7、材料的光電磁性能

    熟練掌握固體材料的四種電子能帶結構；金屬、(本征和非本征)半導體和絕緣體的電子傳導原理；本征半導體和非本征半導體的區(qū)別；溫度對金屬、半導體和絕緣體導電性能的影響規(guī)律；n型和p型摻雜；溫度對金屬、半導體和絕緣體費米能級的影響規(guī)律。

    電導率，霍爾效應，電導的宏觀參數(shù)。離子電導：離子遷移率，離子電導率，影響離子電導率的因素。

    晶界效應，表面效應，西貝克效應，p-n結。

    材料的介電性能：介質的極化、介質損耗、介電強度、壓電性、熱釋電性、鐵電性。

    材料的熱學性能：無機材料的熱容；晶態(tài)固體熱容的經典理論及量子理論；無機材料熱膨脹系數(shù)；

    材料的光學性能：介質的折射率及相對折射率，影響折射率的因素；色散，光的反射介質對光的吸收規(guī)律，光吸收與光波長的關系，介質對光的散射，散射系數(shù)的影響因素，熒光、磷光，電致發(fā)光。

    材料磁學性能：表征參量和材料磁化的分類，磁矩，磁疇與磁滯回線。

    8、材料的儀器分析方法

    (1)掌握紫外-可見分光光度法的基本原理及應用。

    (2)掌握紅外光譜法的基本原理及應用。

    (3)掌握晶體的X射線衍射—晶體結構分析基本原理及應用。

    (4)掌握掃描與透射電子顯微鏡分析技術基本原理及應用。

    (5)了解其他材料分析測試方法。

    三、考試基本題型和考試方式

    基本題型可能有：

    （1）基本概念、基礎知識、基本理論等（名詞解釋、簡答題等）：80~100分。

    （2）知識、理論的靈活運用等（計算題、相圖分析題、論述題等）：50~70分。

    強調考生掌握材料化學、材料物理的基礎知識以及綜合運用的能力。

    考試方式：考試時間180分鐘，滿分：150分。答題方式：筆試，閉卷。

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