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《材料科学与工程基础》考试大纲
适用专业名称：材料物理与化学
科目代码
及名称
考试大纲
831 材料科
学与工程基
础
一、 考试目的与要求
测试考生对材料科学与工程基本概念、基本理论的掌握程度以及应用基本理论分
析材料问题的能力，要求考生系统地掌握材料科学与工程的基本概念、基础理论，系
统地理解材料的成分、组织结构与性能内在联系，初步具备综合运用所学知识分析和
解决工程中实际问题的能力。
考生分析问题要求文字语言通顺，层次清楚；回答问题要求要点明确，理由充分；
画图要求清晰明了；计算题要有明确原理，准确的结果，合理的计量单位。
二、 试卷结构（满分 150 分）
内容比例：
物质结构基础 约 75 分
材料组成与结构 约 50 分
材料的力学性能 约 25 分
题型比例：
1．概念题 约40分
2．简答题 约40分
3．计算题 约20分
4．综合分析题 约 50 分
注：概念题包括名词与术语解释、选择、填空题等，题型不定。
三、考试内容与要求
（一）物质结构基础
考试内容 材料结构的基础知识，固体材料的晶体结构，固体材料的缺陷，固体
材料的原子扩散，材料热力学及其相图。
考试要求
1. 了解能量最低原理、泡利不相容原理等基本原理，理解原子结构主量子数、角量
子数、磁量子数和自旋量子数、原子量、原子价和电负性等基本概念；能运用相
关理论熟练写出原子核外电子排布式。
2. 理解杂化轨道和分子轨道理论的基本要点，能够应用杂化轨道理论判断共价分子
的空间几何构型；能够应用分子轨道理论写出第二周期同核双原子分子键级和价
键结构式。
3. 理解各种化学键和物理键及结合键的本质，了解各结合键对性能的影响。
4. 了解晶态和非晶态固体材料的基本概念及对材料性能的影响。
5. 了解显微组织基本概念和对材料性能的影响。
6. 理解晶体与非晶体、晶体结构、空间点阵、晶格、晶胞、晶格常数、布拉菲点阵、
晶面间距、间隙固溶体和置换固溶体等基本概念。
7. 熟练掌握晶向指数与晶面指数表示方法以及指数与图形的对应关系。
8. 掌握常见的晶体结构（bcc、fcc、hcp）及其几何特征、配位数、致密度、间隙、
密排面与密排方向。
9. 了解点缺陷的肖脱基空位、弗兰克尔空位、间隙原子和置换原子，掌握点缺陷
对材料性能的影响。
10. 掌握位错理论及其重要性，理解刃型位错、螺型位错、位错线和滑移线的基本
概念，熟练运用柏格斯回路。
11. 理解面缺陷中晶界、亚晶界、孪晶界、堆垛层错和相界等基本概念。
12. 了解扩散概念和柯肯达尔效应，会应用菲克第一定律、菲克第二定律解决实际问
题。
13. 理解扩散的微观机理，了解扩散系数、扩散激活能和扩散的驱动力和反应扩散等
基本概念；掌握影响扩散的因素。
14. 了解相图的热力学基础。
15. 理解相、组元和相律、共晶、包晶和共析等基本概念；掌握杠杆定律和二元相图
的基本类型。
（二）材料组成与结构
考试内容 金属材料组成与结构，陶瓷材料的组成与结构。
考试要求
1. 理解金属合金晶体结构的相、中间相、固溶体、金属化合物、电子化合物与正常
价化合物、间隙相与间隙化合物等基本概念。
2. 熟练掌握金属材料的理论密度的计算方法。
3. 掌握钢铁材料基本概念和分类。
4. 深刻理解铁-碳合金相图中各点、线、面的意义，熟练掌握典型铁碳合金的平衡结
晶过程及组织；熟练掌握含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响；熟练应用杠
杆定律计算工程中实际问题。
5. 理解冷变形金属的再结晶，掌握影响再结晶以及再结晶后晶粒大小的因素。
6. 理解陶瓷材料中的简单晶体结构，掌握硅酸盐结构及特点。
7. 理解陶瓷材料的晶体结构和与性能的关系。
（三）材料的力学性能
考试内容 材料基本力学性能，材料变形行为，材料断裂行为。
考试要求
1.掌握静载拉伸试验方法与拉伸性能指标的含义及测定，熟悉典型材料拉伸变形断
裂行为与应力－应变曲线。
2.掌握布氏、洛氏、维氏硬度试验原理、特点及应用范围。
3.掌握弹性变形行为及其本质，熟悉材料的弹性常数及其工程意义。
4.熟悉材料塑性变形行为及其微观机制。
5.了解材料的理论与实际屈服强度、微观与宏观屈服应力及宏观屈服判据；了解材
料强化的基本途径与常用方法。
6.了解材料常见断裂形式及其分类方法；熟悉金属延性断裂行为及微观机制；熟悉
解理和沿晶断裂行为及微观机制。
7.了解断裂的宏观强度理论，了解材料的理论断裂强度，掌握 Griffith 强度理论及应
用。
8.了解线弹性断裂力学的基本概念与基本原理；了解裂纹体的断裂过程与断裂韧性的
测定及其影响因素。
参考书目：
《材料科学与工程基础》，顾宜、 赵长生，化学工业出版社，2011 年；
《金属材料结构与性能》，毛卫民、朱景川，清华大学出版社，2008 年。
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