長安大學

一、性質與要求

《材料科學基礎》是材料科學與工程專業一級學科的專業基礎課。該課程從材料的組織結構出發，研究材料的結構與材料的制備方法、加工工藝以及材料性能之間的關系。

考試要求：(1) 系統掌握材料科學的基礎知識和理論 (2) 能應用基本理論分析和解釋常見的工程現象。

二、試卷結構

題形為問答方式的簡答題、分析計算和論述題。

三、考試內容及要點

1. 材料結構的基本知識

內容：原子結構，原子結合鍵，原子排列方式，材料的穩態結構與亞穩態結構。

要點：了解結構與性能間的關系。

2. 材料中的晶體結構

內容：晶體學基礎，典型金屬晶體結構，離子晶體、共價晶體的結構。

要點：密勒(Miller)指數法;晶帶;配位數、致密度;多晶型性;鮑林規則。

3、晶體缺陷

內容：點缺陷及其平衡濃度，位錯的幾何性質、運動性質及彈性性質，位錯的增殖與位錯源，實際晶體中的位錯，晶體的界面理論。

要點：點缺陷類型、平衡濃度;柏氏矢量;滑移與攀移;位錯線的應變能與張力;柯垂耳(Cottrell)氣團;位錯反應的條件;全位錯與分位錯;堆垛層錯;界面吸附;界面潤濕。

4、材料的相結構與相圖

內容：材料的相結構，二元相圖及其類型，鐵-碳合金相圖，相圖的熱力學基礎，三元相圖。

要點：固溶體和中間相的類型及其特點;影響固溶體溶解度的因素;相律、相圖的建立;杠桿定律;枝晶偏析;偽共晶、不平衡共晶、離異共晶;包晶偏析;鐵-碳合金相圖;鐵素體、滲碳體、奧氏體、珠光體、萊氏體;鐵-碳合金平衡凝固分析以及組織組成物相對量、相組成物相對量的計算;熱脆、冷脆、氫脆;相平衡條件;濃度三角形;共軛連線、直線法則;共軛三角形、重心法則;

5、材料的凝固

內容：材料凝固時晶核的形成，晶體的生長，固溶體合金的凝固，共晶合金的凝固，凝固理論應用。

要點：凝固的熱力學條件;過冷度，形核，臨界核心，形核率;非均勻形核;熔化熵、溫度梯度與晶體生長特性間關系;固溶體合金溶質分布;成分過冷;共晶體的結構;鑄錠組織特征;區域熔煉、單晶制備、定向凝固、非晶態。

6、材料中的擴散

內容：擴散現象及擴散方程，擴散微觀機制，擴散驅動力，化學位，反應擴散，影響擴散因素。

要點：菲克第一定律;菲克第二定律及應用;間隙機制、空位機制;柯肯達爾效應;上坡擴散;

7、材料的變形

內容：金屬的彈性變形，滑移與孿晶變形，單晶體的塑性變形，多晶體的塑性變形，純金屬的變形與強化，合金的變形與強化，冷變形金屬的組織與性能，冷變形金屬的恢復與再結晶。

要點：彈性模量的微觀解釋;位錯寬度、派-納力;滑移系;孿晶變形;施密特定律;單滑移、多滑移、交滑移;霍爾-佩奇(Hall-petch)關系;割階、扭折;梯桿位錯、L-C鎖;弗蘭克-瑞德源(F-R源);固溶強化;細晶強化理論;低碳鋼屈服理論;應變時效理論;第二相強化理論;纖維組織、位錯胞狀結構、形變織構、殘余應力;回復、亞晶;再結晶;二次再結晶。