长安大学

一、性质与要求

《材料科学基础》是材料科学与工程专业一级学科的专业基础课。该课程从材料的组织结构出发，研究材料的结构与材料的制备方法、加工工艺以及材料性能之间的关系。

考试要求：(1) 系统掌握材料科学的基础知识和理论 (2) 能应用基本理论分析和解释常见的工程现象。

二、试卷结构

题形为问答方式的简答题、分析计算和论述题。

三、考试内容及要点

1. 材料结构的基本知识

内容：原子结构，原子结合键，原子排列方式，材料的稳态结构与亚稳态结构。

要点：了解结构与性能间的关系。

2. 材料中的晶体结构

内容：晶体学基础，典型金属晶体结构，离子晶体、共价晶体的结构。

要点：密勒(Miller)指数法;晶带;配位数、致密度;多晶型性;鲍林规则。

3、晶体缺陷

内容：点缺陷及其平衡浓度，位错的几何性质、运动性质及弹性性质，位错的增殖与位错源，实际晶体中的位错，晶体的界面理论。

要点：点缺陷类型、平衡浓度;柏氏矢量;滑移与攀移;位错线的应变能与张力;柯垂耳(Cottrell)气团;位错反应的条件;全位错与分位错;堆垛层错;界面吸附;界面润湿。

4、材料的相结构与相图

内容：材料的相结构，二元相图及其类型，铁-碳合金相图，相图的热力学基础，三元相图。

要点：固溶体和中间相的类型及其特点;影响固溶体溶解度的因素;相律、相图的建立;杠杆定律;枝晶偏析;伪共晶、不平衡共晶、离异共晶;包晶偏析;铁-碳合金相图;铁素体、渗碳体、奥氏体、珠光体、莱氏体;铁-碳合金平衡凝固分析以及组织组成物相对量、相组成物相对量的计算;热脆、冷脆、氢脆;相平衡条件;浓度三角形;共轭连线、直线法则;共轭三角形、重心法则;

5、材料的凝固

内容：材料凝固时晶核的形成，晶体的生长，固溶体合金的凝固，共晶合金的凝固，凝固理论应用。

要点：凝固的热力学条件;过冷度，形核，临界核心，形核率;非均匀形核;熔化熵、温度梯度与晶体生长特性间关系;固溶体合金溶质分布;成分过冷;共晶体的结构;铸锭组织特征;区域熔炼、单晶制备、定向凝固、非晶态。

6、材料中的扩散

内容：扩散现象及扩散方程，扩散微观机制，扩散驱动力，化学位，反应扩散，影响扩散因素。

要点：菲克第一定律;菲克第二定律及应用;间隙机制、空位机制;柯肯达尔效应;上坡扩散;

7、材料的变形

内容：金属的弹性变形，滑移与孪晶变形，单晶体的塑性变形，多晶体的塑性变形，纯金属的变形与强化，合金的变形与强化，冷变形金属的组织与性能，冷变形金属的恢复与再结晶。

要点：弹性模量的微观解释;位错宽度、派-纳力;滑移系;孪晶变形;施密特定律;单滑移、多滑移、交滑移;霍尔-佩奇(Hall-petch)关系;割阶、扭折;梯杆位错、L-C锁;弗兰克-瑞德源(F-R源);固溶强化;细晶强化理论;低碳钢屈服理论;应变时效理论;第二相强化理论;纤维组织、位错胞状结构、形变织构、残余应力;回复、亚晶;再结晶;二次再结晶。