2023年南方科技大学材料科学与工程专业考研材料科学基础科目考试大纲

2023年南方科技大学材料科学与工程专业考研材料科学基础科目考试大纲

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一、考试要求

试卷考查学生对材料科学与工程基础知识的掌握程度及运用能力，理解材料加工-结构-性能-应用关系，内容主要包括化学键、晶体结构与缺陷、扩散、力学行为、相图、相变和电学性质，以及各类材料(金属、陶瓷、高分子和半导体)的基本结构、性质与应用等。

二、考试内容

第一章：原子结构与化学键

原子的基本结构、电子亲和能、电负性、核外电子排布、元素周期表;原子之间相互作用力与势能，各种结合键(金属键、离子键、共价键、氢键等)的基本概念、特点和代表材料;化学键、原子间作用力和键能与材料性质的关系。

第二章：金属、陶瓷和高分子结构

晶体的定义和七大晶系的分类;简单立方、体心立方、面心立方和密排六方等结构的堆积方式、配位数、致密度、晶胞原子数与原子半径之间的关系;各种结构中晶向指数和晶面指数的标定，以及晶向族和晶面族的确定;单晶与多晶的定义和特性;同素异构和同分异构的概念和典型示例;陶瓷材料典型晶体结构，阴阳离子半径比与配位数和晶体结构的关系;高分子材料的结构，晶态高分子、非晶高分子、高分子的分子量、弹性体等概念，热塑高分子和热固高分子的特征和典型示例，高分子材料的结构与性能的关系。

第三章：固体中的缺陷

晶体缺陷的分类;各类点缺陷的定义和特点，固溶体的定义和分类，点缺陷平衡浓度的计算，固溶体固溶度的影响因素;各类位错的定义和特点，滑移和攀移、滑移面、滑移方向和滑移系等概念;临界分切应力的概念和计算方法;柏氏矢量的概念和确定方法;小角度晶界位错结构，典型相界面结构，体缺陷的定义及其对材料性能的影响。

第四章：扩散

金属材料中的扩散现象和机理;Fick 第一定律、Fick 第二定律、扩散系数、扩散活化能，影响扩散的因素;半导体、陶瓷与高分子材料中的扩散现象和机理。

第五章：材料力学性能

各类材料弹性形变和塑性形变特点，应力、应变、胡克定律、泊松比等概念;屈服现象和机理;强度、韧性、硬度等概念;材料的应力和应变、真应力和真应变、弹性模量、泊松比、工件在拉伸或压缩时几何尺寸的计算方法;根据应力-应变曲线计算材料的主要力学性能参数。

第六章：变形及增强机理

材料的几种主要增强机制，霍尔-佩奇关系并利用该关系计算材料的晶粒尺寸或强度;位错密度的概念及位错对材料强度的影响;滑移线和滑移带的概念;典型晶体结构的滑移系，运用相关知识解释材料的力学性能;冷加工变形量与材料强度、延伸率的关系;回复、再结晶、晶粒长大的概念，分析热处理对材料强度的影响;聚合物和陶瓷材料的变形机制。

第七章：失效

材料中裂纹形成和裂纹扩展规律;延性和脆性断裂、断裂韧度、应力集中等概念;理解材料尺寸、几何形状对材料失效的影响;疲劳的概念，不同类型循环应力，材料疲劳测试S-N图和疲劳寿命的计算，影响疲劳寿命的因素;蠕变的概念和影响因素;延性和脆性断口特征，简单的失效断口分析。

第八章：相图与相变

二元相图杠杆定律和物相构成计算;匀晶、共晶、共析、包晶相图，利用相图分析不同成分合金的结晶过程;Fe-Fe3C相图， Fe-Fe3C体系中不同成分合金的平衡凝固过程、组织特征和材料性能;利用C曲线分析Fe-Fe3C体系中过冷奥氏体等温转变规律，根据不同转变条件分析物相的构成及材料力学性能，Fe-Fe3C体系主要热处理方法和组织特征;金属材料结晶过程，成核的热力学条件，生长机制，温度梯度以及温度对晶体成核及成长的影响。

第九章：电学性质

固体材料的四种电子能带结构;金属、(本征和非本征)半导体和绝缘体的电子传导原理;本征半导体和非本征半导体的区别;温度对金属、半导体和绝缘体导电性能的影响规律;n型和p型掺杂;温度对金属、半导体和绝缘体费米能级的影响规律。

第十章：材料种类、性质及应用

金属材料的基本类型和应用;铁合金和有色金属的分类;低碳钢和高碳钢的主要应用;不锈钢的主要成分和应用;轻质高强度有色金属的主要种类、成分、结构及应用;高熵合金的定义;铸造合金和锻造合金的区别;高温耐火陶瓷材料的种类和应用;航空用碳纳米纤维的制备原理和主要特性;玻璃材料的结构特点和应用;晶态材料和非晶材料的结构特点和应用。

三、试卷结构

满分：150 分

1. 概念题(名词解析、填空、选择或判断题等)，每题2分或4分，共40分;

2. 简答题，每题10分，5道题共50分;

3. 综合题，每题20分，3道题共60分。

四、参考书目

1. William D. Callister Jr., David G. Rethwisch. 材料科学与工程基础, 原著第4版. 郭福, 马立民等译. 北京: 化学工业出版社, 2019.

2. William D. Callister Jr. 材料科学与工程基础, 第5版, 英文影印版. 北京: 化学工业出版社，2002.

3. 赵杰. 材料科学基础. 北京: 高等教育出版社, 2021.

原文链接：

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