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《材料科学基础》参考书目和考试大纲
参考教材: 胡庚祥等 《材料科学基础》, 上海交通大学出版社 2010(第三版) .
一、基本要求
要求考生掌握金属材料的结构、组织、性能方面的基本概念、基本原理;理解金
属材料的结 构、组织、性能之间的相互关系和基本变化规律。
主要内容:
(一)原子结构与键合
掌握波尔理论和波动力学理论对原子核外电子的运动轨道的描述。掌握离子键、
共价键、金属键、分子键和氢键的结构差异。了解结合键与电子分布的关系和键
合作用力的来源。
(二)固体材料的结构
理解晶体与非晶体、晶体结构与空间点阵的差异;掌握晶面指数和晶向指数
的标注方法和画法;掌握立方晶系晶面与晶向平行或垂直的判断;掌握立方晶系
晶面族和晶向族的展开;掌握面心立方、体心立方、密排六方晶胞中原子数、配
位数、紧密系数的计算方法;掌握面心立方和密排六方的堆垛方式的描述及其它
们之间的差异。掌握影响相结构的因素。了解不同固溶体的结构差异。
重点:晶体中原子结构的空间概念及其解析描述(晶面和晶向指数)。一些重要类
型固体材料的结构特点及其与性能的关系。
(三)晶体中的缺陷
掌握缺陷的类型;掌握点缺陷存在的必然性;掌握点缺陷对晶体性能的影响及其
应用。理解位错的几何结构特点;掌握柏矢量的求法;掌握用位错的应变能进行
位错运动趋势分析的方法。掌握位错与溶质原子的交互作用,掌握位错与位错的
交互作用。掌握位错的运动形式。 掌握位错反应的判断;了解弗兰克不全位错
和肖克莱不全位错的形成。
重点:位错的基本概念和基本性质。
(四)固态中原子及分子的运动
理解固体中的扩散现象及其与原子运动的关系,掌握扩散第一定律和第二定律适
用的场合及其对相应的扩散过程进行分析的方法。掌握几种重要的扩散机制适用
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的对象,了解柯肯达尔效应的意义。掌握温度和晶体结构对扩散的影响。
重点:扩散的基本知识及其在材料科学中的应用
(五)材料的变形和再结晶
掌握金属的应力应变曲线、屈服强度(屈服应力)、抗拉强度(抗拉应力)的概
念和计算; 掌握弹性变形的概念、虎克定律的应用和计算;掌握金属塑性变形、
滑移、位错运动之间的关系;掌握滑移系、分切应力、临界分切应力的概念和计
算;掌握形变强化、细晶强化、第二相强化、固溶强化的概念、分析、应用;掌
握金属经过冷变形后组织结构和力学性能的变化。
重点:金属塑性变形的基本原理、基本过程,及其对组织结构和性能的影响。
回复与再结晶 掌握回复、再结晶、晶粒长大的概念和应用;掌握再结晶温度的
概念,及其影响因素;掌握 冷变形金属经过加热、保温后组织结构和力学性能
的变化。
重点:回复、再结晶、晶粒长大的基本概念,及其组织结构和性能的变化规律。
(六)金属的凝固 了解液体结构的描述及其与固体结构的差异;掌握凝固的基
本过程和基本条件;了解均匀形核过程的热力学分析,掌握临界晶核半径概念、
临界形核功概念;掌握影响凝固过程的因素的分析,及其对凝固后固体形貌和晶
粒大小的影响;掌握固溶体在不平衡结晶过程中溶质原子在液相和固相中的分布
的定量和定性的描述;了解成分过冷的概念及其对晶粒形貌的影响。
重点:金属凝固过程中形核和长大的基本规律。
(七)相图
掌握相律的描述和计算,及其对相平衡的解释;掌握二元合金中匀晶、共晶、包
晶、共析、二次相析出等转变的图形、反应式;掌握二元典型合金的平衡结晶过
程分析、冷却曲线;掌握二元合金中匀晶、共晶、共析、二次相析出的平衡相和
平衡组织名称、相对量的计算;掌握铁-渗碳体相图及其典型合金的平衡冷却曲
线分析、反应式、平衡相计算、平衡组织计算、组织示意图绘制;掌握简单三元
合金的相平衡分析、冷却曲线分析、截面图分析;定性的掌握单相固溶体自由能
的求解方法,掌握单相固溶体自由能表达式,掌握固溶体的自由能-成分曲线形
式,掌握混合相自由能表达式,了解相平衡条件表达式,掌握相平衡的公切线法
则。
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重点:基本相图的分析和应用。

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