2021鄭州大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)專業(yè)研究生考試大綱及參考書目 正文
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鄭州大學(xué) 2021 年碩士研究生入學(xué)考試初試自命題
科目考試大綱
學(xué)院名稱 考試科目 科目名稱 考試單元 說(shuō)明
材料科學(xué)與工
程學(xué)院
961 材料科學(xué)基礎(chǔ)
需攜帶計(jì)算器、
尺子、鉛筆。
說(shuō)明欄：各單位自命題考試科目如需帶計(jì)算器、繪圖工具等特殊要求的，請(qǐng)?jiān)谡f(shuō)明欄里
加備注。 鄭州大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試
《材料科學(xué)基礎(chǔ)》考試大綱
命題學(xué)院（蓋章）：材料科學(xué)與工程學(xué)院 考試科目代碼及名稱：961 材料科學(xué)基礎(chǔ) 一、考試基本要求和適應(yīng)范圍概述
本《材料科學(xué)基礎(chǔ)》考試大綱適用于鄭州大學(xué)“080500 材料科學(xué)與工程 專業(yè)的先
進(jìn)金屬材料及加工方向、新能源材料與器件方向、無(wú)機(jī)非金屬材料方向”和“085600 材
料與化工碩士 專業(yè)的材料工程（金屬材料與工程）方向、材料工程（新能源材料與工程）
方向、材料工程（無(wú)機(jī)非金屬材料與工程）方向、材料工程（先進(jìn)靶材料與鋁鎂資源綜
合開(kāi)發(fā)）方向、材料工程（超硬材料及制品）方向”的碩士研究生入學(xué)考試。
《材料科學(xué)基礎(chǔ)是》材料科學(xué)與工程專業(yè)一級(jí)學(xué)科的基礎(chǔ)課程。要求考生系統(tǒng)完整
的理解和掌握原子結(jié)構(gòu)與原子間的鍵合；晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)及特征、
離子晶體的結(jié)構(gòu)與特征、共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)與特征、硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)與特征以及鮑林規(guī)則、
共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)、晶體的對(duì)稱性，合金相結(jié)構(gòu)；晶體結(jié)構(gòu)缺陷（包括點(diǎn)缺陷、線缺陷和
面缺陷），晶體結(jié)構(gòu)缺陷的分類、點(diǎn)缺陷的表示方法，線缺陷的類型、特征、運(yùn)動(dòng)及其對(duì)
材料性能的影響，表面結(jié)構(gòu)的特征和不同材料的表面特點(diǎn)；擴(kuò)散現(xiàn)象及本質(zhì)，擴(kuò)散定律、
擴(kuò)散定律的解及應(yīng)用、擴(kuò)散的微觀機(jī)制、擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力、反應(yīng)擴(kuò)散、擴(kuò)散系數(shù)的表達(dá)及影
響擴(kuò)散的因素；材料的變形，滑移與孿晶變形、純金屬及合金的變形強(qiáng)化、冷變形金屬
的回復(fù)與再結(jié)晶，金屬的熱變形、動(dòng)態(tài)回復(fù)再結(jié)晶，材料的強(qiáng)化理論；相律及表達(dá)式、
單元系相圖特征及純晶體的結(jié)晶理論，晶核的形成、晶體的成長(zhǎng)；相變熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)、
成核速率與晶體長(zhǎng)大速率的特征與比較。二元相圖特征和實(shí)際二元相圖的特點(diǎn)、二元相
圖的幾何規(guī)律及分析，勻晶相圖、共晶相圖、包晶二元相圖及其分析，典型二元相圖分
析；固溶體的凝固理論、共晶合金的凝固理論；初次結(jié)晶和二次再結(jié)晶的不同、二次再
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結(jié)晶的產(chǎn)生以及危害。三元相圖特征和特點(diǎn)、三元合金凝固分析。 二、考試形式
碩士研究生入學(xué)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》考試采用閉卷、筆試，考試時(shí)間為 180 分鐘，本
試卷滿分為 150 分。
試卷結(jié)構(gòu)（題型）：填空題、名詞區(qū)別、簡(jiǎn)答題、計(jì)算作圖題及綜合應(yīng)用題。共計(jì)五
個(gè)大題，若干小題。 三、考試內(nèi)容
（一）《金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)》部分
第 1 章 原子結(jié)構(gòu)與原子鍵合
1、原子間的結(jié)合鍵（金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、范德華力、氫鍵）的特點(diǎn)。比較金
屬材料、陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料在結(jié)合鍵上的差別。
3、固體材料內(nèi)結(jié)合鍵和結(jié)合能與性能的關(guān)系，包括楊氏模量、理論抗拉強(qiáng)度和表面
能。利用結(jié)合鍵，解釋材料的一些性能特點(diǎn)。
第 2 章 固體結(jié)構(gòu)
1、晶體與非晶體的區(qū)別。
2、晶體學(xué)基礎(chǔ)（晶體的特點(diǎn)、空間點(diǎn)陣和晶胞、選取晶胞的原則，描述七大晶系和
14 種布拉菲點(diǎn)陣各自的特點(diǎn)，點(diǎn)陣參數(shù)及表示法）。
3、晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標(biāo)定，晶向和晶面的特殊關(guān)系；
（1）指數(shù)相同的晶向和晶面必然垂直。
（2）當(dāng)一晶向[uvw]位于或平行某一晶面（hkl）時(shí)，則必然滿足晶帶定理：
h·w+k·v+l·w=0
4、晶帶定理、晶面間距及其求法。注意立方晶系的面間距公式及附加面的影響。
（1）立方晶系：
2 2 2
( ) h k l a
d hkl ? ?
? （2）正交晶系：
2 2 2
( )
1
?
?
?
?
?
?
? ?
?
?
?
?
?
? ?
?
?
?
?
? ?
c
l
b
k a
h
d hkl （3）六方晶系：
2
2
2 2
( )
( )
3
4
1
?
?
?
?
?
? ?
? ?
?
c
l a
h hk k
d hkl （4）四方晶系：
2 2 2 2
( ) ( )/ ( / )
1
h k a l c
d hkl
? ?
?
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以上公式僅適用于簡(jiǎn)單晶胞，復(fù)雜晶胞要考慮其晶面層數(shù)的增加。
5、三種典型晶體結(jié)構(gòu)
（1）能繪出三維的體心立方、面心立方和密排六方晶胞。根據(jù)原子半徑計(jì)算出金屬
的體心和面心立方晶胞的晶胞常數(shù)。
（2）三種典型晶體結(jié)構(gòu)（BCC、FCC、HCP）的特征【包括：晶胞形狀、晶格常數(shù)、
晶胞原子數(shù)、原子半徑、配位數(shù)、致密度及計(jì)算、各類間隙尺寸與個(gè)數(shù)，最密排面（滑
移面）和最密排方向（滑移方向）的指數(shù)與個(gè)數(shù)，滑移系數(shù)目、堆垛方式等】。致密度、
面密度、線密度的計(jì)算。
（3）知道常用金屬材料的滑移面與滑移系的指數(shù)，判斷常見(jiàn)金屬的塑性變形能力，
能給畫出晶胞指出滑移面和滑移方向。
（4）能標(biāo)注和會(huì)求上述三種晶胞的晶向和晶面指數(shù)。
（5）利用典型晶體結(jié)構(gòu)的特征進(jìn)行的相關(guān)計(jì)算，致密度、面密度、線密度的計(jì)算。
6、同素異構(gòu)體（多晶型性）、多晶型性轉(zhuǎn)變（同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變）及特點(diǎn)、晶體中的各
向同性與各向同性，晶體具有各向異性的原因，實(shí)際晶體的偽各向異性。
7、合金相結(jié)構(gòu)
（1）掌握固溶體、中間相、間隙固溶體、置換固溶體、有限固溶體和無(wú)限固溶體、
一次固溶體和二次固溶體、間隙相和間隙化合物的形成條件。
（2）固溶體的分類、特點(diǎn)和性質(zhì)，影響固溶體固溶度的因素；碳原子在鐵中占據(jù)的
位置和固溶度大?。唤饘僭釉阼F中占據(jù)的位置和固溶度大小。
（3）中間相的類型、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和性能及應(yīng)用。
（4）固溶體和中間相的結(jié)構(gòu)、鍵型和性能差異。影響置換固溶體固溶度的四個(gè)因素。
（5）比較間隙固溶體、間隙相、間隙化合物的結(jié)構(gòu)和性能。
（6）固溶體的溶質(zhì)濃度對(duì)其力學(xué)性能、點(diǎn)陣常熟的影響。
8、離子晶體結(jié)構(gòu)（5 類離子晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、典型的代表物質(zhì)以及性能特點(diǎn)）。
9、離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則（鮑林規(guī)則的描述及物理意義）。如何解釋硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)
特點(diǎn)。典型的離子晶體的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)。
10、典型離子晶體結(jié)構(gòu)的類型、結(jié)構(gòu)與性能。硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)的類型、組成、結(jié)構(gòu)
及性能特點(diǎn)。
11、共價(jià)晶體及其特征、8-N 配位法則，典型的共價(jià)晶體。
12、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，金屬玻璃的概念。
13、區(qū)別概念：
晶體與非晶體 空間點(diǎn)陣和晶體結(jié)構(gòu)
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(wú)序固溶體 有限固溶體和無(wú)限固溶體
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一次固溶體和二次固溶體 間隙固溶體、間隙相和間隙化合物
電子化合物和正常價(jià)化合物 間隙相和間隙化合物
第 3 章 晶體缺陷
1、晶體中各類晶體缺陷的定義、分類和特征。
2、與點(diǎn)缺陷有關(guān)
（1）點(diǎn)缺陷的類型、特征和形成過(guò)程
（2）點(diǎn)缺陷的平衡濃度公式及應(yīng)用；
（3）點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)缺陷對(duì)材料性能的影響。
3、與位錯(cuò)有關(guān)：
（1）位錯(cuò)類型（刃型、螺型位錯(cuò)）的判斷及其特征。刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)的差異；
混合位錯(cuò)和位錯(cuò)環(huán)，錯(cuò)環(huán)的特點(diǎn)和形成機(jī)制。
（2）柏氏矢量的確定方法、特征及表示法。柏氏矢量與位錯(cuò)類型之間的關(guān)系。
（3）位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的方式：滑移和攀移。晶體中滑移、攀移及交滑移的條件、過(guò)程、機(jī)
制和結(jié)果。位錯(cuò)的滑移機(jī)制和攀移機(jī)制。影響位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的因素。
（4）位錯(cuò)線、柏氏矢量、運(yùn)動(dòng)與作用在位錯(cuò)上的力之間的關(guān)系。
（5）滑移系、滑移面和滑移方向的概念。
（6）滑移線和位錯(cuò)線的異同點(diǎn)及關(guān)系。
（7）位錯(cuò)的交割（割階和扭折）及割階硬化；位錯(cuò)交割后形成扭折和割階的位錯(cuò)類
型及判斷。
（8）位錯(cuò)的生成和位錯(cuò)密度、位錯(cuò)的增殖機(jī)制（F-R 源、雙交滑移過(guò)程及圖示）
（9）位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)特性、位錯(cuò)反應(yīng)的條件（結(jié)構(gòu)條件和能量條件）。
（10）實(shí)際晶體中的位錯(cuò)及其伯氏矢量，堆垛層錯(cuò)。常見(jiàn)的兩種不全位錯(cuò)：肖克萊
不全位錯(cuò)（可動(dòng)位錯(cuò)）和弗倫克不全位錯(cuò)及其特點(diǎn)。
（11）作用在位錯(cuò)上的力，位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變能及單位長(zhǎng)度位錯(cuò)應(yīng)變能與伯氏矢量
的關(guān)系；線張力、作用在位錯(cuò)上的力。
（12）為何滑移的理論臨界應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際測(cè)量的值。
4、表面與界面
（1）外表面、表面張力和表面能；
（2）晶界的分類及描述晶界位置的方法；
（3）小角度晶界的類型和特征，小角度晶界上的位錯(cuò)距離的計(jì)算公式；
（4）大角度晶界及其特點(diǎn)。晶界的特性及其對(duì)材料性能和塑性變形的影響。
（5）孿晶界、相界的類型及特點(diǎn)。
（6）界面能的分類、界面能與晶界結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
5、比較概念：
刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò) 滑移和攀移
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割價(jià)和扭折 晶界、相界和孿晶界
小角度晶界和大角度晶界 共格相界、非共格相界和半共格相界
交滑移和雙交滑移。
第 4 章 固體原子及分子的運(yùn)動(dòng)
1、擴(kuò)散的分類及固體中擴(kuò)散的條件。
2、擴(kuò)散定律（Fick 第一、二定律）的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式、物理意義、適應(yīng)條件。
3、擴(kuò)散方程的解及應(yīng)用，如滲碳。
4、置換固溶體中的擴(kuò)散，柯肯達(dá)爾效應(yīng)及應(yīng)用（Al-Cu）。
5、固相中原子擴(kuò)散的各種機(jī)制（空位機(jī)制、間隙機(jī)制、換位機(jī)制、晶界擴(kuò)散機(jī)制等）。
各種擴(kuò)散機(jī)制下的擴(kuò)散速率的差別。用擴(kuò)散理論分析實(shí)際問(wèn)題?？瘴唬ㄖ脫Q）機(jī)制和間
隙機(jī)制的差異。
6、擴(kuò)散熱力學(xué)和擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力，用擴(kuò)散理論分析實(shí)際問(wèn)題。
7、擴(kuò)散系數(shù)及其物理意義和表達(dá)式（阿累尼烏斯方程）?？瘴唬ㄖ脫Q）機(jī)制和間隙
機(jī)制的差異、原因和應(yīng)用。擴(kuò)散激活能的意義及求法。
8、影響擴(kuò)散的因素。擴(kuò)散的路徑及擴(kuò)散系數(shù)（擴(kuò)散速率）的大小。
9、反應(yīng)擴(kuò)散的概念、過(guò)程及反應(yīng)擴(kuò)散的特征。
11、比較概念：
穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散和非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 自擴(kuò)散和化學(xué)擴(kuò)散
自擴(kuò)散和互（異）擴(kuò)散 上坡擴(kuò)散和下坡擴(kuò)散
原子擴(kuò)散和反應(yīng)擴(kuò)散 空位擴(kuò)散和間隙擴(kuò)散
晶界擴(kuò)散和表面擴(kuò)散
第 5 章 材料的形變和再結(jié)晶
1、塑性變形、材料應(yīng)力—應(yīng)變曲線及曲線上所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度指標(biāo)；屈服強(qiáng)度及代表的
意義?？估瓘?qiáng)度及代表的意義。
2、彈性變形（的特征）、彈性模量、包申格效應(yīng)、彈性后效、彈性滯后、粘彈性。
3、滑移和孿生
（1）基本概念：滑移帶、滑移線、滑移系、滑移面、滑移方向、滑移面。
（2）三種典型晶體結(jié)構(gòu)的滑移系個(gè)數(shù)和指數(shù)。三種典型晶體結(jié)構(gòu)的塑性差異及原因。
（3）滑移在滑移方向和滑移面的特征及沿密排面和密排方向的原因。
（4）塑性變形的方式—滑移和孿生。晶體的滑移和孿生的條件、主要特點(diǎn)；滑移和
孿生的區(qū)別及聯(lián)系?；七^(guò)程及其位錯(cuò)機(jī)制、孿生過(guò)程及其位錯(cuò)機(jī)制。
（5）臨界分切應(yīng)力的公式。取向因子（施密特因子）及其對(duì)塑性變形的影響。注意
分切應(yīng)力和臨界分切應(yīng)力代表不同的意義。利用臨界分切應(yīng)力的概念及意義、公式進(jìn)行
的計(jì)算。
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（6）P－N 力的意義。
（7）為什么理論臨界應(yīng)力>>實(shí)際測(cè)量的值。
（8）用位錯(cuò)理論在解釋各類塑性變形等問(wèn)題。
4、多晶體塑性變形的特點(diǎn)。晶界對(duì)材料的性能和塑性變形有什么影響？（晶粒取向
和晶界的影響、細(xì)晶強(qiáng)化及機(jī)制），Hall-Petch 公式。
5、合金的塑性變形：?jiǎn)蜗喙倘荏w合金的塑性變形（固溶強(qiáng)化機(jī)制及影響因素、屈服
現(xiàn)象和應(yīng)變時(shí)效），多相固溶體合金的塑性變形（第二相強(qiáng)化及機(jī)制：沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)
化；切過(guò)機(jī)制和繞過(guò)機(jī)制）。
6、各種強(qiáng)化方式：各種強(qiáng)化（固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、沉淀
強(qiáng)化、形變強(qiáng)化）的基本概念及強(qiáng)化的本質(zhì)。
（1）固溶強(qiáng)化的強(qiáng)化機(jī)理及影響因素。
（2）細(xì)晶強(qiáng)化的強(qiáng)化機(jī)理及其對(duì)材料性能的影響。Hall-Petch 公式及適應(yīng)范圍。
（3）第二相強(qiáng)化（沉淀強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化）的強(qiáng)化機(jī)理及影響因素。切過(guò)機(jī)制和繞過(guò)
機(jī)制的特點(diǎn)及對(duì)強(qiáng)化的作用。
（4）形變強(qiáng)化（加工硬化）的強(qiáng)化機(jī)理及其對(duì)材料性能的影響。
7、屈服強(qiáng)度概念及意義；屈服現(xiàn)象及其特征和產(chǎn)生的原因（柯氏氣團(tuán)理論和位錯(cuò)增
殖理論），對(duì)生產(chǎn)的影響，防止和消除的方法。屈服過(guò)程在應(yīng)力—應(yīng)變曲線上的特征。應(yīng)
變時(shí)效及其產(chǎn)生的原因。呂德斯帶形成的原因及解決辦法。
8、材料冷塑性變形時(shí)內(nèi)部組織和性能的變化。形變強(qiáng)化及機(jī)制、形變織構(gòu)。
9、回復(fù)和再結(jié)晶問(wèn)題：
（1）回復(fù)的類型和回復(fù)機(jī)制；回復(fù)多邊化的條件和多變化過(guò)程。
（2）再結(jié)晶過(guò)程，再結(jié)晶溫度及影響因素；在實(shí)際生產(chǎn)中如何確定再結(jié)晶溫度？
（3）回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大和二次再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力；
（4）回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大的動(dòng)力學(xué)及應(yīng)用。
（5）回復(fù)過(guò)程中點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。
（6）再結(jié)晶過(guò)程：形核和長(zhǎng)大；形核的方式、長(zhǎng)大的方式。但再結(jié)晶不是相變。
（7）結(jié)合熱處理，去應(yīng)力退火與再結(jié)晶退火工藝的制定與應(yīng)用（在生產(chǎn)上的意義）。
（8）再結(jié)晶溫度及影響因素，再結(jié)晶后晶粒的大小及影響因素。
（9）在生產(chǎn)中控制再結(jié)晶晶粒大小的方法，細(xì)化晶粒的意義及方法。
（10）晶粒正常長(zhǎng)大及影響因素、異常晶粒長(zhǎng)大及二次再結(jié)晶。
8、多晶型轉(zhuǎn)變（重結(jié)晶）、結(jié)晶、再結(jié)晶、二次再結(jié)晶的區(qū)別。
9、冷變形金屬或合金在加熱時(shí)組織結(jié)構(gòu)和性能的的變化。
10、晶粒細(xì)化可以同時(shí)提高金屬材料的強(qiáng)度和韌性。敘述細(xì)化金屬材料晶粒的方法。
11、熱加工和溫加工
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（1）加熱時(shí)對(duì)金屬進(jìn)行變形組織結(jié)構(gòu)和性能的的變化；
（2）熱加工、溫加工、冷加工的區(qū)別 。
（3）動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程及其動(dòng)力學(xué)曲線。
（4）熱加工的組織和力學(xué)性能。
12、熱變形與動(dòng)態(tài)回復(fù)、再結(jié)晶（動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、熱加工對(duì)組織結(jié)構(gòu)和性
能的影響及應(yīng)用）。
13、比較概念：
滑移和孿生 多滑移與交滑移
軟位向和硬位向 幾何硬化和幾何軟化
沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化 切過(guò)機(jī)制和繞過(guò)機(jī)制
分切應(yīng)力和臨界分切應(yīng)力 纖維組織與帶狀組織
板織構(gòu)和絲織構(gòu) 宏觀殘余應(yīng)力、微觀殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)力
重結(jié)晶、再結(jié)晶和二次再結(jié)晶 正常長(zhǎng)大和異常長(zhǎng)大
冷加工、溫加工和熱加工 靜態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)回復(fù)
第一類殘余應(yīng)力 、第二類殘余應(yīng)力和第三類殘余應(yīng)力
靜態(tài)再結(jié)晶和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶
第 6 章 單組元相圖及純晶體的凝固
1、相變的有關(guān)概念，相平衡條件、相律及表達(dá)式和應(yīng)用。單元系相圖。
2、單元系統(tǒng)相圖及分析（掌握單元系統(tǒng)的相圖的點(diǎn)、線、面的關(guān)系，掌握實(shí)際單元
SiO2相圖，并能根據(jù)實(shí)際相圖簡(jiǎn)單分析材料的生產(chǎn)過(guò)程）
2、純金屬結(jié)晶的過(guò)程、結(jié)晶過(guò)程的宏觀和微觀現(xiàn)象；過(guò)冷度對(duì)結(jié)晶過(guò)程和結(jié)晶組織
的影響；
3、結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力。純晶體結(jié)晶的條件：熱力學(xué)條件、動(dòng)力學(xué)條件、能量條件和結(jié)構(gòu)
條件；包括：一些更要的公式及其應(yīng)用。
4、形核：
（1）液態(tài)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。
（2）結(jié)晶的形核方式（均勻形核與非均勻形核），均勻形核的條件。（2）臨界形核
功和臨界晶核半徑的計(jì)算；形核率的公式和影響形核率的因素。
（3）結(jié)晶過(guò)程的能量變化，如何滿足？體積自由能的變化與表面自由能的關(guān)系。
（4）均勻形核與非均勻形核有何異同點(diǎn)。
（5）非均勻形核時(shí)影響接觸角θ的因素有哪些？選擇什么樣的異相質(zhì)點(diǎn)可以大大促
進(jìn)結(jié)晶過(guò)程。
5、晶體長(zhǎng)大：
（1）晶體長(zhǎng)大的條件和長(zhǎng)大的機(jī)制。純晶體結(jié)晶的條件。
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（2）結(jié)晶時(shí)液固界面（光滑界面、粗糙界面）的類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；
（3）結(jié)晶時(shí)液固界面的溫度梯度類型（正溫度梯度、負(fù)溫度梯度）及對(duì)結(jié)晶的影響。
（4）純晶體凝固時(shí)的生長(zhǎng)形態(tài)與 L/S 前沿的界面結(jié)構(gòu)、溫度梯度有何關(guān)系？）
（5）晶體長(zhǎng)大的方式和長(zhǎng)大速率。
（6）純金屬枝晶的形成條件和長(zhǎng)大過(guò)程。
（7）結(jié)晶動(dòng)力學(xué)及凝固組織。影響純晶體形核和長(zhǎng)大的因素。
7、能用結(jié)晶理論說(shuō)明實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題（凝固理論的主要應(yīng)用）。
（1）細(xì)化鑄件晶粒的方法。
（2）控制結(jié)晶組織的措施。
10、比較概念：
凝固與結(jié)晶 理論凝固溫度和實(shí)際凝固溫度
臨界過(guò)冷度、有效過(guò)冷度和動(dòng)態(tài)過(guò)冷度 均勻形核與非均勻形核
晶胚和晶核 光滑界面和粗糙界面
正溫度梯度和負(fù)溫度梯度 平面長(zhǎng)大、臺(tái)階長(zhǎng)大和樹(shù)枝長(zhǎng)大
第 7 章 二元系相圖及其合金的凝固
1、二元相圖的表示與測(cè)定方法。
2、二元合金固溶體的自由能-成分曲線，熱力學(xué)曲線的公切線原理，杠桿定律及應(yīng)
用，相接觸法則。二元相圖的幾何規(guī)律及復(fù)雜相圖的分析方法。
3、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）掌握二元系統(tǒng)的相圖的特點(diǎn)，分析點(diǎn)、線和平衡反應(yīng)，會(huì)寫出反應(yīng)式；勻晶反
應(yīng)、共晶反應(yīng)、包晶反應(yīng)。三相平衡與相律的關(guān)系。
（2）分析相應(yīng)合金的平衡結(jié)晶過(guò)程；會(huì)進(jìn)行二元合金平衡組織的分析。三相平衡與
相律的關(guān)系。
（3）熟練杠桿定律在勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖中的應(yīng)用，并利用杠桿定律計(jì)
算相組成物與組織組成物的百分含量；
（4）典型合金的平衡和不平衡的結(jié)晶轉(zhuǎn)變過(guò)程及轉(zhuǎn)變組織；能畫出平衡結(jié)晶轉(zhuǎn)變過(guò)
程的冷卻曲線。包括：固溶體合金的平衡凝固和非平衡凝固；共晶類合金的平衡凝固和
非平衡凝固，非平衡共晶、離異共晶和偽共晶，共晶組織的分類、特點(diǎn)及形成機(jī)制；包
晶類合金的平衡凝固和非平衡凝固，包晶轉(zhuǎn)變的應(yīng)用。
（5）明確固溶體合金結(jié)晶過(guò)程與純金屬結(jié)晶過(guò)程的異同點(diǎn)。
（6）平衡結(jié)晶后的室溫組織及其相組成物和組織組成物的區(qū)別。相和組織的區(qū)別。
（7）非平衡共晶、離異共晶和偽共晶的組織特點(diǎn)、形成條件。
（8）偏析及其解決辦法。
4、掌握實(shí)際復(fù)雜二元相圖的分析方法及應(yīng)用。如 A12O3-SiO2 系統(tǒng)相圖，并能根據(jù)
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實(shí)際相圖簡(jiǎn)單分析無(wú)機(jī)非材料的生產(chǎn)過(guò)程。
5、固溶體凝固：
（1）成分過(guò)冷及成分過(guò)冷的臨界條件和判據(jù)；
（2）合金結(jié)晶與純金屬結(jié)晶過(guò)程的異同點(diǎn)。
（3）平衡分配系數(shù)的基本概念和表達(dá)式。
（4）區(qū)域熔煉（區(qū)域提純）及應(yīng)用。
（5）成分過(guò)冷對(duì)結(jié)晶生長(zhǎng)形態(tài)的影響。枝晶生長(zhǎng)形成的條件及應(yīng)用。
（6）單相固溶體合金凝固時(shí)的偏析形成、偏析類型及影響因素。如何消除偏析?
6、其他類型的二元相圖（溶混間隙與調(diào)幅分解、具有化合物的二元相圖、具有固溶
體多晶型轉(zhuǎn)變、具有共析轉(zhuǎn)變的相圖、具有包析轉(zhuǎn)變的相圖）。
7、根據(jù)相圖與組織結(jié)構(gòu)和合金性能的關(guān)系，來(lái)判斷合金的性能。
8、對(duì)于 Fe-Fe3C 相圖要求：
（1）非常熟練的掌握并會(huì)畫出 Fe-Fe3C 相圖；標(biāo)出各特性點(diǎn)、線、相區(qū)。說(shuō)明各特
性點(diǎn)的溫度、碳濃度及意義；各特性線的溫度、意義。三個(gè)衡溫反應(yīng)；各區(qū)域相組成物
和組織組成物，各相的結(jié)構(gòu)。
（2）純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：δ－Fe←→γ－Fe←→α－Fe；
（3）珠光體 P、奧氏體 A、鐵素體 F、滲碳體 Fe3C、萊氏體 Ld、低溫萊氏體 L’d、
一次滲碳體 Fe3CⅠ、二次滲碳體 Fe3CⅡ、三次滲碳體 Fe3CⅢ、共晶滲碳體 Fe3C、共析滲碳
體 Fe3C。機(jī)械混合物（P、Ld’）；
（4）敘述鐵碳合金中七大類合金（工業(yè)純鐵、共析鋼、亞共析鋼、過(guò)共析鋼、共晶
白口鑄鐵、亞共晶白口鑄鐵、過(guò)共晶白口鑄鐵）的平衡結(jié)晶過(guò)程（反應(yīng)、冷卻曲線、室
溫組織及形貌特征），室溫組織組成物和相組成物；利用杠桿定律計(jì)算平衡結(jié)晶過(guò)程中相
組成物與組織組成物的百分含量；
（5）結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)芾L出七大類鐵碳合金的室溫顯微組織（包括：放大倍數(shù)、腐蝕劑）；
（6）含碳量對(duì)鐵碳合金組織、力學(xué)性能、工藝性能的影響，F(xiàn)e-Fe3C 相圖的應(yīng)用。
（7）五類滲碳體（一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共析滲碳體、共晶滲碳
體）的的形態(tài)、形成條件；
10、鑄錠（鑄件）的宏觀組織特點(diǎn)及形成機(jī)制、缺陷類型及形成原因。
11、比較概念：
熱過(guò)冷和成分過(guò)冷 共晶反應(yīng)和共析反應(yīng)
包晶反應(yīng)和包析反應(yīng) 平衡結(jié)晶（凝固）和不平衡結(jié)晶（凝固）
相組成物與組織組成物 穩(wěn)定化合物和不穩(wěn)定化合物
萊氏體和低溫（變態(tài)）萊氏體
一次滲碳體、共晶滲碳體、二次滲碳體、共析滲碳體和三次滲碳體
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A1溫度（PSK 線）、A3溫度（GS 線）和 Acm溫度（ES 線）
第 8 章 三元相圖
1、三元相圖成分表示法、空間模型和截面圖、三元相圖中的直線法則、杠桿定律、
重心定律、相區(qū)接觸法則。
2、三元?jiǎng)蚓鄨D中合金的結(jié)晶過(guò)程分析。
3、固態(tài)下互不溶解的三元共晶相圖及其不同區(qū)域合金的結(jié)晶過(guò)程分析，任意溫度的
水平截面和圖內(nèi)任意直線的垂直變溫截面。等溫（水平）截面和變溫（垂直）截面的認(rèn)
識(shí)和分析。
4、三元系相圖的規(guī)律及典型三元相圖分析。 四、考試要求
碩士研究生入學(xué)考試《材料科學(xué)基礎(chǔ)》考試采用閉卷、筆試，考試時(shí)間為 180 分鐘，
本試卷滿分為 150 分。
試卷結(jié)構(gòu)（題型）：填空題、名詞區(qū)別、簡(jiǎn)答題、計(jì)算作圖題和綜合應(yīng)用題。
考生答卷時(shí)注意：答卷務(wù)必書寫清楚，符號(hào)和西文字母運(yùn)用得當(dāng)，答案必須寫在考
點(diǎn)統(tǒng)一發(fā)的答題紙上，否則無(wú)效。 五、主要參考教材（參考書目）
1、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》（第三版），胡賡祥 蔡珣 戎詠華 編著，上海交通大學(xué)出版社。
2、《材料科學(xué)基礎(chǔ)輔導(dǎo)與學(xué)習(xí)》（第三版），蔡珣 戎詠華 編著，上海交通大學(xué)出版
社。
編制單位：鄭州大學(xué)
編制日期：2020年9月12日
鄭州大學(xué)
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