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《材料科学导论》考试大纲
一、 考试要求：
材料科学导论考试大纲主要考察学生对材料科学概念、性能和测试表征等基
础知识的掌握程度以及运用能力，考试内容涵盖材料科学基础、材料物理性能和
材料分析方法三大部分，要求考生对基本概念深入理解、对材料物理性能规律准
确把握并对材料分析方法系统掌握，具有综合运用学知识分析和解决材料学问题
的综合能力。
二、 考试内容：
A．材料科学基础
（一）材料学基础知识
1.原子结构
（1）物质的组成；（2）原子的结构；（3）原子的电子结构。
2.原子间的键合
（1）金属键；（2）共价键；（3）离子键；（4）范德华力；（5）氢键。
3.晶体学基础
（1）空间点阵和晶胞；（2）晶向指数和晶面指数；（3）晶体的对称性.
4.金属的晶体结构
（1）三种典型的金属晶体结构；（2）晶体的原子堆垛方式和间隙；（3）多晶型
性.
5.合金相结构
(1) 固溶体；(2)中间相。
6．离子晶体结构
7．共价晶体结构
（二）晶体缺陷
1.点缺陷
(1)点缺陷的形成；(2)点缺陷的平衡浓度；(3)点缺陷的运动。
2.位错
（1）位错的基本类型和特征；（2）伯氏矢量；（3）位错的运动；（4）位错的弹
性性质；（5）位错的生成和增殖；（6）实际晶体结构中的位错.
3.表面及界面
（1）外表面；（2）晶界和亚晶界；（3）孪晶界；（4）相界.
（三）扩散
1.表象理论
（1）菲克第一定律；（2）菲克第二定律；（3）扩散方程的解；（4）置换型固溶
体中的扩散；（5）扩散系数与浓度相关的求解。
2.扩散的热力学分析
3.扩散的原子理论
（1）扩散机制；（2）原子跳跃和扩散系数
4.扩散激活能
5.影响扩散的因素
6.反应扩散
（四）形变与再结晶
1.晶体的塑性变形
（1）单晶体的塑性变形；（2）多晶体的塑性变形；（3）合金的塑性变形；（4）
塑性变形对材料组织与性能的影响.
2.回复和再结晶
（1）冷变形金属在加热时的组织与性能变化；（2）回复；（3）再结晶；（4）晶
粒长大；（5）再结晶退火后的组织。
3.热变形与动态回复、再结晶
（1）动态回复与动态再结晶；（2）热加工对组织性能的影响.
（五）纯晶体的凝固及相图
1.纯晶体的凝固
（1）液态结构；（2）晶体凝固的热力学条件；（3）形核；（4）晶体长大；（5）
结晶动力学及凝固组织.
2.相图
（1）基本知识；（2）二元相图；（3）铁碳相图；（4）三元相图。
B．材料物理性能
（一）固体电子能量结构及电性能
1.电子的粒子性和波动性；2.晶体能带结构；3.金属导电机制；4.半导体导电性
及迁移率；5.半导体掺杂；6.半导体接触；7.电介质极化；8.电场作用下电介质破
坏；9.热释电性。
（二）材料光学性能
1.光与固体相互作用；2.材料透明性；3.透明材料颜色原理；4.荧光及磷光；5.
热辐射；6.激光原理及材料；7.红外透过材料；8.红外透明陶瓷及金刚石；9.电光
晶体及应用。
（三）材料热学性能
1. 固体热容理论；2.金属及合金的热容；3.德拜温度；4.陶瓷材料热容；5.材料
相变；6.热膨胀机理；7.热膨胀系数；8.低膨胀合金；9.热传导规律及微观机制
10.热阻及导热系数；11.热导率；12.抗热冲击性能。
C．材料分析方法
（一）X 射线衍射分析技术
1.X 射线与物质相互作用机制；2.布拉格方程及衍射方法；3.X 射线衍射仪的基
本结构及工作原理；4.粉末衍射定性分析；5.应力分析；6.谢乐公式；7.物相分析
的一般方法。
（二）电子显微分析技术
1.光学显微镜与透射电镜的异同；2.电子与物质的相互作用；3.扫描电镜和透
射电镜基本工作原理及应用范围；4.透射电镜成像方法、明场像、暗场像；5.电
子衍射原理、基本衍射公式、电子衍射花样及标定方法。
三、 试卷结构
满分：150 分
题型结构
（一）考试题型
1.概念题（40 分），每题 5 分，8 题共 40 分；
2.问答题（80 分），每题 10 分，8 题共 80 分；
3.论述题（30 分），每题 15 分，2 题共 30 分。
（二）内容结构
1. 材料学基础知识（15 分）
2. 晶体缺陷（20 分）
3. 扩散（10 分）
4. 形变与再结晶（15 分）
5. 纯晶体的凝固及相图（15 分）
6.固体电子能量结构及电性能（20 分）
7.材料光学性能（15 分）
8.材料热学性能（10 分）
9. X 射线衍射分析技术（15 分）
10. 电子显微分析技术（15 分）
四、 参考书目
1. 潘金生、仝健民、田民波主编，《材料科学基础》，清华大学出版社，200
年第 5 版；
2. 田莳 主编，《材料物理性能》，北京航空航天大学出版社，2014 年第 7 版；
3. 周玉 主编，《材料分析方法》，机械工业出版社，2015 年第 3 版。
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