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河北工業大學2021年碩士研究生招生考試自命題科目考試大綱

科目代碼：880

科目名稱：材料科學基礎

適用專業：材料科學與工程、材料與化工

一、考試要求材料科學基礎適用于河北工業大學材料科學與工程學院材料科學與工程、材料與化工專業研究生招生專業課考試。主要考察考生對于材料科學基礎的基本概念、基礎理論的掌握情況及其運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力。

二、考試形式試卷采用客觀題型和主觀題型相結合的形式，主要包括選擇題、填空題、簡答題、計算題、分析論述題等。考試時間為 3 小時，總分為 150 分。

三、考試內容

（一）原子結構與鍵合 1、原子結構與原子的電子結構；原子結構、原子排列對材料性能的影響。 2、材料中的結合鍵的類型、本質，各結合鍵對材料性能的影響，鍵-能曲線及其應用。 3、原子的堆垛和配位數的基本概念及對材料性能的影響。 4、顯微組織基本概念和對材料性能的影響。

（二）固體結構 1、晶體與非晶體、晶體結構、空間點陣、晶格、晶胞、晶格常數、布拉菲點陣、晶面間距等基本概念。 2、晶體晶向指數與晶面指數的標定方法。 3、晶體結構及類型，常見晶體結構（bcc、fcc、hcp）及其幾何特征、配位數、堆積因子（致密度）、間隙、密排面與密排方向，堆垛次序。 4、合金相結構，固溶體、中間相的基本概念和性能特點。 5、離子晶體和共價晶體機構，離子晶體結構規則、典型的離子晶體結構。 6、高分子材料的組成和結構的基本特征，高分子材料結晶形態、高分子鏈在晶體中的構象、高分子材料晶態結構模型、液晶態的結構特征與分類。

（三）點缺陷和擴散 1、點缺陷的類型，肖脫基空位、弗蘭克爾空位、間隙原子和置換原子，間隙固溶體和置換固溶體等基本概念，離子晶體中的點缺陷特點，點缺陷的平衡濃度、影響因素及其對材料性能的影響。 2、擴散概念，擴散第一定律、擴散第二定律。 3、擴散驅動力及擴散機制。 4、離子晶體中的擴散、聚合物中的擴散機制。 5、擴散系數、擴散激活能，影響擴散的因素及原理。

（四）線、面和體缺陷 1、位錯類型，刃型位錯、螺型位錯、位錯線和滑移線的基本概念，柏格斯回路和柏氏矢量的基本概念及物理意義。 2、位錯運動，作用在位錯線上的力，位錯密度和位錯增值。 3、金屬晶體中的位錯及位錯反應。 4、離子晶體、共價晶體和聚合物晶體中的位錯。 5、晶界、亞晶界、孿晶界、堆垛層錯和相界面等基本概念。 6、晶粒度和晶粒尺寸的基本概念及測量。 7、體缺陷基本概念。 8、材料的強化方法及機制。

（五）相平衡和相圖 1、相律的基本概念，相平衡的相率解釋。 2、純金屬的凝固，晶體凝固的熱力學條件、結構條件和能量條件，形核、晶體長大過程，凝固動力學及凝固組織。 3、二元相圖中的勻晶、共晶、包晶、偏晶等相圖的分析；共析、包析反應；二元相圖的平衡結晶過程分析、冷卻曲線；二元合金中勻晶、共晶、共析、二次相析出的平衡相和平衡組織特點；杠桿定律及其應用；非平衡結晶現象。 4、基本相圖的分析和應用。 5、三元相圖的基本概念，成分三角形、等溫截面、垂直截面的概念，三元勻晶的平衡轉變過程分析。

（六）鐵碳合金相圖和合金的凝固 1、鐵碳合金的組元及基本相。 2、Fe-Fe3C 相圖分析。 3、鐵碳合金的平衡結晶過程及組織。 4、含碳質量分數量對鐵碳平衡組織和性能的影響。 5、鋼中的雜質元素及鋼錠組織、鋼中的雜質元素及其影響、鋼錠的組織及其宏觀缺陷。

（七）材料的形變和再結晶 1、金屬的變形特性。 2、單晶體的塑性變形。 3、多晶體的塑性變形。 4、塑性變形對金屬組織與性能的影響。 5、冷變形金屬的回復與再結晶。 6、金屬的熱加工。

（八）固態相變基礎 1、固態相變的特點及分類。 2、均勻形核和非均勻形核等基本概念。 3、相變驅動力，界面能與畸變能在形核中的作用。 4、材料強化的基本原理。 5、材料韌化的基本原理及常用方法。

（九）材料科學基礎理論在實際生產和生活中的應用與分析

四、參考書目 [1]《材料科學基礎》，主編：胡賡祥等，上海交通大學出版社。 [2]《材料科學基礎》，主編：石德柯等，機械工業出版社。 [3]《材料科學基礎》，主編：潘金生等，清華大學出版社。其他注意事項：考生需要攜帶無編程無存儲無記憶功能的計算器及繪圖工具。

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