科目代码：：：840

科目名称：：：质料科学基础

1、、考察目的

《质料科学基础》考试内容主要涵盖质料的微观结构、、晶体缺陷、、质料的凝固及固态相变、、变形与断裂及固体质料的电子结构与物理性能等。。。要求考生注重质料的因素、、组织结构、、制备工艺和性能之间的内在联系，，，以研究质料的共性纪律，，，为研究生阶段学习后续专业课程、、从事质料科学研究和工程手艺事情涤讪基础，，，同时能够解决质料与化工专业领域的现实问题。。。

2、、考试内容：：：

第一章 质料结构的基本知识

原子的电子漫衍；元素周期表及性能的周期性转变；最低能量原理； 一次键（离子键，，，共价键，，，金属键）；二次键（范德瓦尔斯键，，，氢键）； 混淆键（一次键混淆，，，一次键与二次键混淆）；连系键的实质及原子间距；连系键对证料力学及物理性能的影响；晶体与非晶体及其性能的主要差别；原子排列的研究要领。。。

第二章 质料中的晶体结构

基元的特征；表征晶胞形状的六个参量；选取晶胞的一般原则；14种布拉菲点阵；7个晶系；确定晶向指数的要领；确定晶面指数的要领；确定六方晶系Miller- Bravais晶面指数的要领；确定六方晶系Miller- Bravais晶向指数的要领；晶带及晶带定理；面心立方晶体结构的原子排列、、原子最密排面和最密排偏向、、一个晶胞中的原子数、、原子的配位数、、点阵常数、、致密度、、原子间隙、、原子堆垛方式；体心立方晶体结构的原子排列、、原子最密排面和最密排偏向、、一个晶胞中的原子数、、原子的配位数、、点阵常数、、致密度、、原子间隙；密排六方晶体结构的原子排列、、原子最密排面和最密排偏向、、面间距、、一个晶胞中的原子数、、原子的配位数、、点阵常数、、致密度、、原子间隙、、原子堆垛方式；晶体的多晶型性；晶体的原子半径；离子晶体的主要特点；离子配位数；负离子配位多面体的界说及形状；离子晶体的结构规则（鲍林规则）；离子晶体的典范结构：：：NaCl晶型，，，CsCl晶型，，，立方ZnS (闪锌矿)晶型，，，六方ZnS (纤锌矿) 晶型，，，CaF₂(萤石)晶型，，，TiO₂(金红石)晶型，，，Al₂O₃(刚玉)晶型；共价晶体的主要特点；共价晶体的典范结构：：：金刚石晶型，，，SiO₂(AB₂)晶型

第三章 高分子质料的结构

高分子质料的基本看法；高分子质料的合成；高分子链的化学组成； 结构单位的键接方式和构型；高分子质料的几何形状；高分子链的构象及柔顺性；影响高分子链柔顺性的主要因素；晶态聚合物的结构；非晶态聚合物的结构；聚合物的结晶度与玻璃化温度；高分子质料的主要性能特点；高分子质料性能与结构的关系；改变高分子质料性能的途径。。。

第四章 晶体缺陷

晶体缺陷的类型；点缺陷的类型；点缺陷的平衡浓度；过饱和点缺陷的爆发；点缺陷与质料行为；位错学说的爆发；位错的基本类型；用柏氏回路确定位错的柏氏矢量；柏氏矢量与位错线的关系；柏氏矢量的界说；柏氏矢量的体现要领；柏氏矢量的特征；实验视察位错的要领；位错的密度；位错密度与晶体强度的关系；判断位错线运动偏向的右手定章；位错的滑移运动（刃位错，，，螺位错，，，混淆型位错环）；刃位错的攀移运动；螺位错的交滑移运动；应力和应变剖析；螺位错应力场公式的推导；螺位错应力场公式的表达式（圆柱坐标系中）；螺位错应力场的特点；刃位错应力场公式的表达式（直角坐标系中）；螺位错应力场的特点；单位长度位错应变能的推导（包括螺位错、、刃位错）；单位长度位错应变能的公式（包括螺位错、、刃位错、、混淆位错）；Petch-Koehler公式及其应用；外加应力对位错的作用力；两平行螺位错间的互作用力；统一滑移面内两平行刃位错间的互作用力；平行螺位错与刃位错间的互作用力；平行滑移面内两平行刃位错间的互作用力；位错与溶质原子的弹性互作用；位错与溶质原子的静电互作用；位错与溶质原子的化学互作用；位错的线张力；使两头牢靠的位错段弯曲的切应力与曲率半径的关系式；位错运动的点阵阻力；晶体外貌对位错的作用力；全位错及单位位错；金属晶体结构常见单位位错的柏氏矢量；堆垛层错及层错能；面心立方晶体中常见的不全位错；不全位错与层错的关系；位错反映的条件；扩展位错平衡宽度的盘算；层错能对扩展位错平衡宽度的影响；小角度晶界的结构（对称倾斜晶界，，，扭转晶界）；晶界能与位向差的关系；晶体外貌原子连系的特点；晶体的外貌能及其与晶界能的关系；晶体的外貌形貌与原子面的关系；晶体的外貌能对证料性能的影响；吸附征象及其特点；外貌吸附的种类、、特点、、及其作用；晶界内吸附的征象、、原因、、及其作用；润湿行为及其与界面张力的关系；润湿行为对证料显微组织的影响；润湿行为在炼钢、、钎焊、、粉末液相烧结、、铸造孕育处理方面的应用；三岔晶界的平衡及晶粒的稳固形状；相界能与第二相形状及巨细的自觉转变。。。

第五章 质料的相结构及相图

间隙固溶体及影响固溶度的因素；置换固溶体及影响固溶度的因素；陶瓷质料中的固溶方式；固溶体中溶质原子的偏聚与有序；有序固溶体的形成条件及其性能转变；正常价化合物的形成条件及其晶体结构和连系键；电子化合物的形成条件及其晶体结构和连系键；间隙相的形成条件及其晶体结构；间隙化合物的形成条件及其晶体结构；用热剖析法测定相图的基本要领（以Cu-Ni相图为例）；相律及自由度；二元匀晶相图；固溶体的平衡结晶；杠杆定理；固溶体的不平衡结晶；二元共晶系典范合金的平衡结晶；二元共晶系合金的不平衡结晶及其组织；二元包晶系典范合金的平衡结晶；二元包晶系合金的不平衡结晶及其组织；二元共析相图，，，二元熔晶相图，，，二元偏晶相图，，，二元包析相图；形成稳固化合物的二元相图，，，形成不稳固化合物的二元相图；由相图判断质料的力学和物理性能；由相图判断质料的工艺（铸造，，，焊接，，，压力加工，，，切削加工）性能；重大相图的剖析要领；重大相图（Cu-Sn，，，ZrO₂-SiO₂）的剖析；铁-碳合金的组元（纯铁，，，石墨，，，Fe₃C）剖析；Fe-Fe₃C相图剖析；典范铁-碳合金平衡结晶历程剖析；碳对铁-碳合金平衡组织的影响；碳对铁-碳合金力学性能的影响；碳对铁-碳合金流动性的影响；碳对铁-碳合金可锻性的影响；钢中的常存杂质元素及其对性能的影响；钢的分类、、牌号及用途；固溶体的自由能-因素曲线；克劳修斯-克莱普隆方程及其应用；溶体中组元化学位简直定要领；多相平衡的条件；二元系统的相平衡；由吉布斯自由能-因素曲线推测（匀晶、、共晶、、包晶、、具有调幅剖析的）相图；三元相图的因素体现要领（等边三角形法，，，等腰三角形法，，，直角三角形法）；三元匀晶相图：：：空间结构，，，等温截面，，，平衡结晶历程，，，变温截面；三元系中的两相平衡：：：平衡条件，，，两相区的空间形状，，，水平截面中的两相区，，，笔直截面中的两相区；三元系中的三相平衡：：：平衡条件，，，三相区的空间形状，，，水平截面中的三相区及重心规则，，，三相区的相转变类型，，，笔直截面中的三相区；三元系中的四相平衡：：：平衡条件，，，四相区的形状及反映类型，，，笔直截面中的四相区，，，液相面投影图中的四相反映；三元系中的相区接触；空间结构，，，平衡结晶历程剖析，，，等温截面，，，液相面投影图，，，全投影图，，，笔直截面；液相完全互溶固相完全不互溶具有四相共晶反映三元相图。。。

第六章 质料的凝固与气相沉积

液体的结构特点；结晶的一般历程；过冷征象及过冷度；结晶的驱动力及须要条件；匀称形核的临界晶核半径及临界形核功；非匀称形核的临界晶核半径及临界形核功；晶核长大的驱动力及须要条件；固/液界面的微观结构及其对晶核长大方式的影响；平衡凝固的特征；正常凝固方程的推导；正常凝固方程及其运用；稳态凝固方程的推导；因素过冷的看法；因素过冷的临界条件；因素过冷对固/液界面形貌的影响；因素过冷对固溶体生长形态的影响；因素过冷对合金铸造性能的影响；共晶体形态的类型及其影响因素；共晶体的形核机制及生长机制；先共晶相形态的类型及其影响因素；铸锭的凝固组织及偏析；连续铸造的组织及熔化焊的组织；凝固法在质料制备手艺中的应用（区域提纯，，，制备单晶、、金属玻璃，，，定向凝固）。。。

第七章 扩散与固态相变

扩散第一定律；扩散第二方程；扩散第二方程的误差函数通解；使用初始条件或界线条件求解扩散第二方程的特解；无限长扩散偶中的浓度漫衍；半无限长扩散偶中的浓度漫衍（渗碳方程，，，脱碳方程）；扩散的微观机制（间隙机制，，，空位机制）；扩散系数的微观表达式；间隙原子在立方晶系（简朴立方，，，体心立方，，，面心立方）中的扩散系数；互扩散及互扩散系数；间隙扩散和空位扩散的扩散激活能；扩散激活能与扩散系数的关系表达式；扩散激活能的实验测定原理；扩散的驱动力及上坡扩散和下坡扩散；反映扩散及其特点；种种因素（温度，，，原子键力，，，晶体结构，，，固溶体类型与浓度，，，晶体缺陷）对扩散的影响。。。

第八章 质料的变形与断裂

金属典范拉伸曲线及其三个阶段；弹性变形的主要特点；弹性模量的物理意义；晶体滑移及其视察要领；晶体滑移的机制；晶体的常见滑移系；孪生变形及其机制；影响孪生变形的因素；孪生的视察；晶体滑移与孪生变形的较量；孪生在塑性变形中的作用；作用在滑移系上的分切应力的盘算；确定始滑移系的两种要领；施密特定律；夹头牢靠情形下晶体转动的纪律及原因；晶体滑移的种类（单滑移，，，多滑移，，，交滑移）；单晶体外貌滑移线偏向简直定；多晶体变形的特点；霍尔-珮奇公式；细晶强化及其位错机理；形变强化及其位错机理；位错增殖的三种机制；单晶体的典范应力-应变曲线及位向的影响；单晶体流变应力与位错密度的关系；形变强化的工程意义；固溶强化及其强化机理；影响固溶强化的主要因素；退火态低碳钢屈服的特点及其位错理论诠释；退火态低碳钢的应变时效征象、、原因及工程应用；可变形第二相微粒的强化机理——切过机制；不可变形第二相微粒的强化机理——绕过机制；铝合金的时效序列实时效强化机理；冷变形金属的组织和性能转变；金属的理论断裂强度和现实断裂强度及二者显着差别的原因；格雷菲斯理论；冷变形金属加热时的组织和性能转变；回复的驱动力及回复的机制；回复动力学；再结晶的驱动力及再结晶形核；再结晶动力学；影响再结晶的因素；再结晶后晶粒长大的驱动力及长大方式；二次再结晶征象和原因及其对证料性能的影响；金属热变形及其历程；金属热变形的组织和性能转变；金属的蠕变征象及机理；金属的超塑性及应变速率敏感指数；超塑变形机制及实现超塑性的条件；陶瓷晶体变形的特点及其原因；热塑性塑料变形的特点；热固性塑料变形的特点。。。

第九章 固体质料的电子结构与物理性能

能带的形成；金属（碱金属，，，贵金属，，，碱土金属，，，过渡族金属）的能带结构与导电性；费米漫衍函数；温度对费米漫衍的影响；费米能的意义；导体、、半导体和绝缘体能带结构及导电性的较量；本征半导体的特征；掺杂半导体的特征；化合物半导体；原子的磁矩；抗磁体、、顺磁体和铁磁体；磁化曲线与磁畴结构；软磁质料和硬磁质料；温度对磁性的影响及居里温度；光子的能量及光的吸收与透射；质料的反光与发光（荧光，，，磷光，，，激光）；摩尔热容及其特征；质料热膨胀的原因及熔点的影响；质料（金属，，，陶瓷和绝缘体，，，半导体）的导热性能；形状影象效应及其原理简介；常用形状影象合金；形状影象合金应用举例。。。

3、、考试基本题型

主要题型可能有：：：名词诠释、、判断题、、选择题、、盘算题、、填空题、、简答题或叙述题，，，试卷卷面满分为150分。。。

4、、参考书目

石德珂、、王红洁.质料科学基础[M].机械工业出书社（第3版），，，2024年7月。。。