考試科目名稱：材料科學(xué)基礎(chǔ)

說明：考試可以使用無(wú)字典存儲(chǔ)和編程功能的電子計(jì)算器

一、考試要求

試卷考查學(xué)生對(duì)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度及運(yùn)用能力，理解材料 加工-結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用關(guān)系，內(nèi)容主要包括化學(xué)鍵、晶體結(jié)構(gòu)與缺陷、擴(kuò)散、力學(xué) 行為、相圖、相變和電學(xué)性質(zhì)，以及各類材料（金屬、陶瓷、高分子和半導(dǎo)體） 的基本結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用等。

二、考試內(nèi)容

第一章：原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)鍵

原子的基本結(jié)構(gòu)、電子親和能、電負(fù)性、核外電子排布、元素周期表；原子之 間相互作用力與勢(shì)能，各種結(jié)合鍵（金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、氫鍵等）的基本 概念、特點(diǎn)和代表材料；化學(xué)鍵、原子間作用力和鍵能與材料性質(zhì)的關(guān)系。

第二章：金屬、陶瓷和高分子結(jié)構(gòu)

晶體的定義和七大晶系的分類；簡(jiǎn)單立方、體心立方、面心立方和密排六方等 結(jié)構(gòu)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(guān)系；各種結(jié)構(gòu)  中晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標(biāo)定，以及晶向族和晶面族的確定；單晶與多晶的定義和特 性；同素異構(gòu)和同分異構(gòu)的概念和典型示例；陶瓷材料典型晶體結(jié)構(gòu)，陰陽(yáng)離子半徑  比與配位數(shù)和晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系；高分子材料的結(jié)構(gòu)，晶態(tài)高分子、非晶高分子、高分  子的分子量、彈性體等概念，熱塑高分子和熱固高分子的特征和典型示例，高分子 材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。

第三章：固體中的缺陷

晶體缺陷的分類；各類點(diǎn)缺陷的定義和特點(diǎn)，固溶體的定義和分類，點(diǎn)缺陷 平衡濃度的計(jì)算，固溶體固溶度的影響因素；各類位錯(cuò)的定義和特點(diǎn)，滑移和攀

移、滑移面、滑移方向和滑移系等概念；臨界分切應(yīng)力的概念和計(jì)算方法；柏氏矢  量的概念和確定方法；小角度晶界位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，典型相界面結(jié)構(gòu)，體缺陷的定義及其 對(duì)材料性能的影響。

第四章：擴(kuò)散

金屬材料中的擴(kuò)散現(xiàn)象和機(jī)理；Fick 第一定律、Fick 第二定律、擴(kuò)散系數(shù)、 擴(kuò)散活化能，影響擴(kuò)散的因素；半導(dǎo)體、陶瓷與高分子材料中的擴(kuò)散現(xiàn)象和機(jī)理。

第五章：材料力學(xué)性能

各類材料彈性形變和塑性形變特點(diǎn)，應(yīng)力、應(yīng)變、胡克定律、泊松比等概念；屈 服現(xiàn)象和機(jī)理；強(qiáng)度、韌性、硬度等概念；材料的應(yīng)力和應(yīng)變、真應(yīng)力和真應(yīng)變、 彈性模量、泊松比、工件在拉伸或壓縮時(shí)幾何尺寸的計(jì)算方法；根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲  線計(jì)算材料的主要力學(xué)性能參數(shù)。

第六章：變形及增強(qiáng)機(jī)理

材料的幾種主要增強(qiáng)機(jī)制，霍爾-佩奇關(guān)系并利用該關(guān)系計(jì)算材料的晶粒尺 寸或強(qiáng)度；位錯(cuò)密度的概念及位錯(cuò)對(duì)材料強(qiáng)度的影響；滑移線和滑移帶的概念； 典型晶體結(jié)構(gòu)的滑移系，運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解釋材料的力學(xué)性能；冷加工變形量與材 料強(qiáng)度、延伸率的關(guān)系；回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大的概念，分析熱處理對(duì)材料強(qiáng)度 的影響；聚合物和陶瓷材料的變形機(jī)制。

第七章：失效

材料中裂紋形成和裂紋擴(kuò)展規(guī)律；延性和脆性斷裂、斷裂韌度、應(yīng)力集中等概 念；理解材料尺寸、幾何形狀對(duì)材料失效的影響；疲勞的概念，不同類型循環(huán)應(yīng) 力，材料疲勞測(cè)試S-N圖和疲勞壽命的計(jì)算，影響疲勞壽命的因素；蠕變的概念 和影響因素；延性和脆性斷口特征，簡(jiǎn)單的失效斷口分析。

第八章：相圖與相變

二元相圖杠桿定律和物相構(gòu)成計(jì)算；勻晶、共晶、共析、包晶相圖，利用相  圖分析不同成分合金的結(jié)晶過程；Fe-Fe3C相圖， Fe-Fe3C體系中不同成分合金的平 衡凝固過程、組織特征和材料性能；利用C曲線分析Fe-Fe3C體系中過冷奧氏體等  溫轉(zhuǎn)變規(guī)律，根據(jù)不同轉(zhuǎn)變條件分析物相的構(gòu)成及材料力學(xué)性能，F(xiàn)e-Fe3C體系

主要熱處理方法和組織特征；金屬材料結(jié)晶過程，成核的熱力學(xué)條件，生長(zhǎng)機(jī) 制，溫度梯度以及溫度對(duì)晶體成核及成長(zhǎng)的影響。

第九章：電學(xué)性質(zhì)

固體材料的四種電子能帶結(jié)構(gòu)；金屬、（本征和非本征）半導(dǎo)體和絕緣體 的電子傳導(dǎo)原理；本征半導(dǎo)體和非本征半導(dǎo)體的區(qū)別；溫度對(duì)金屬、半導(dǎo)體和絕 緣體導(dǎo)電性能的影響規(guī)律；n型和p型摻雜；溫度對(duì)金屬、半導(dǎo)體和絕緣體費(fèi)米能 級(jí)的影響規(guī)律。

第十章：材料種類、性質(zhì)及應(yīng)用

金屬材料的基本類型和應(yīng)用；鐵合金和有色金屬的分類；低碳鋼和高碳鋼的主 要應(yīng)用；不銹鋼的主要成分和應(yīng)用；輕質(zhì)高強(qiáng)度有色金屬的主要種類、成分、結(jié)構(gòu)及 應(yīng)用；高熵合金的定義；鑄造合金和鍛造合金的區(qū)別；高溫耐火陶瓷材料的種類和應(yīng) 用；航空用碳納米纖維的制備原理和主要特性；玻璃材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用；晶態(tài) 材料和非晶材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用。