2017年中南大学粉末冶金研究院《材料科学基础》考研大纲

　　本考试大纲由粉末冶金研究院教授委员会于2016年9月20日通过。

　　粉末冶金研究院2017年硕士研究生入学考试《材料科学基础》试题形式分为3个专业特色模块，分别为：金属材料、无机非金属材料、高分子材料与工程，考生根据自身优势选择其中1个模块答题即可，每个模块均为150分。

　　I．考试性质

　　《材料科学基础》是材料科学与工程及相关学科专业硕士研究生的入学专业基础考试课程。材料科学是研究材料内在结构、性能和制备工艺之间相互作用关系的科学学科。《材料科学基础》考试成绩是评价考生是否具备从事材料科学与工程研究能力的基本标准。

　　II．考查目标

　　材料科学与工程学科主要探讨材料组成-制备工艺-组织结构（电子、原子和微观结构等）-性能-外界环境之间的相互作用关系。其中，材料结构在很大程度上决定了材料的性能。本课程考试通过重点考察学生对材料科学的基本概念和定律的理解基础上，旨在评估考生运用材料科学的基本原理和方法解决实际材料工程问题的能力。

　　III．考试形式和试卷结构

　　1、试卷满分及考试时间

　　本试卷满分为150分，考试时间180分钟。

　　2、答题方式

　　答题方式为闭卷，笔试。

　　3、试卷内容结构

　　本试卷分为3个模块，分别为金属材料、无机非金属材料、高分子材料与工程专业特色模块，每个模块均为150分。考生可根据自身的优势选择3个专业特色模块中的任何1个模块答题即可。

　　IV．试卷题型结构及比例

　　包括名词解释、简答题、计算和综合分析论述等不同形式的题目。

　　名称解释约20%

　　简答题约40%

　　计算和综合分析论述题等约40%

　　V．考查内容

　　（1）金属材料模块考点：

　　一、晶体结构

　　金属材料中的原子键合方式、特点及其对材料性能的影响；

　　晶体学基础：空间点阵与晶体结构的基本概念、晶向指数与晶面指数；常见典型金属的晶体结构及其特征、晶体材料的多晶型性；

　　合金相结构：固溶体、金属间化合物的概念及分类、影响固溶体溶解度的因素、合金相与材料性能的关系。

　　二、晶体缺陷

　　晶体缺陷的概念及分类；

　　点缺陷：点缺陷的类型、平衡浓度、产生及其运动、点缺陷与材料行为；

　　位错：位错的基本类型和特征、柏氏矢量、位错的运动、位错的应力场及其与其他缺陷的相互作用、位错的增值、位错反应、实际晶体中的位错、位错理论的应用；

　　表面与界面：表面与表面吸附、晶界与相界的概念和分类、界面特性、晶体缺陷在材料组织控制（如扩散、相变）和性能控制（如材料强化）中的作用。

　　三、凝固

　　金属结晶与凝固的概念、金属结晶的基本规律、金属结晶的热力学条件、均匀形核、非均匀形核、晶核的长大、凝固理论的应用。

　　四、相图

　　相图的表示及相图的热力学基础；

　　二元合金相图：匀晶、共晶、包晶相图中合金的平衡、非平衡结晶过程及其组织、杠杆定律及应用、二元合金相图分析方法、相图与性能的关系；

　　铁碳合金相图：铁碳合金相图的分析和使用、分析合金结晶过程及其组织；

　　三元相图：三元合金的成分表示法、共线法则与杠杆定律、重心定律；三元相图中的等温截面（水平截面）、变温截面（垂直截面）、平衡转变的类型、根据截面图或投影图分析合金的平衡结晶过程。

　　五、材料中的扩散

　　扩散的概念、本质、分类；

　　扩散第一定律和菲克第二定律的含义和适用条件及应用；扩散的微观机制、扩散的热力学、扩散系数、反应扩散、影响扩散的因素、扩散理论的应用。

　　六、材料的塑性变形

　　塑性变形的主要方式；滑移、孪生的概念及特点；滑移系、滑移的临界分切应力和滑移时晶体的转动、多滑移与交滑移；高温塑性变形方式及特点；晶界对多晶体金属的塑性变形的影响；固溶体合金和多相合金的塑性变形特点、塑性变形对材料组织和性能的影响、金属材料强化机制。

　　七、回复与再结晶

　　冷变形金属在加热过程中的显微组织变化和性能变化；回复和再结晶的基本概念和机制；再结晶动力学、再结晶温度、影响再结晶的因素、再结晶晶粒大小的控制；晶粒的长大与二次再结晶；回复和再结晶的应用。

　　动态回复与动态再结晶、金属的热加工。

　　八、固态相变及材料的强韧化

　　固态相变的特点及分类、相变热力学、相变动力学；过饱和固溶体的分解转变、过饱和固溶体的时效、调幅分解；钢的加热转变、钢在冷却时的转变；材料的强韧化方法。

　　（2）无机非金属材料模块考点：

　　VI．考查内容

　　一、材料科学基础理论

　　1.材料科学基础概述：掌握晶体价键类型、空间点阵及常见材料的晶体特征。掌握点缺陷的表示方法、点缺陷反应方程及其化学平衡，各类结构的代表性陶瓷及其特性与晶体结构的关系，固溶体的类型及其形成条件。

　　二、材料结构与现代测试技术

　　掌握X射线和电子显微分析方法的原理及在材料结构表征中的应用，考生对倒易点阵的概念和布拉格方程应该有清晰的理解。

　　三、无机非金属材料性能、测试与微观解析

　　材料各种性能（包括力学、电学、热学、光学和磁学等）形成原理及其基本测试方法。

　　掌握晶格振动与热学性能、晶格振动与热膨胀、声子激发与热传导、吸热与热反射原理等；载流子运动与材料的电磁性能，包括离子导电、电子导电、介电性、磁性、法拉第效应等；质点间结合强度与材料的力学行为，包括弹性变形机理、弹性变形机理、材料断裂原理与特征；

　　四、非晶态结构与表征

　　了解硅酸盐等无机熔体的结构和性质、玻璃的结构和玻璃的通性、玻璃的形成及其条件。

　　五、表面与界面结构性质

　　表面与表面吸附、晶界与相界特征、晶体缺陷在材料组织控制（如扩散、相变）和性能控制（如材料强化）中的作用。多晶体的晶界构型、复相陶瓷的晶界特性；陶瓷粒子在水介质中的动电性质及其影响因素、陶瓷浆料的流变特性和稳定性等。

　　六、相平衡与相变

　　相图基本知识、相图的热力学基础；掌握二元、三元相图的成分表示法、共线法则与杠杆定律、重心定律；三元相图中的等温截面（水平截面）、变温截面（垂直截面）、平衡转变的类型、根据截面图或投影图分析合金的平衡结晶过程。掌握典型无机陶瓷相图阅读方法，相图在陶瓷、玻璃、复相材料研究中的作用；了解相变热力学与动力学；掌握相变增韧的原理。

　　七、扩散与固相反应

　　掌握扩散动力学方程，了解扩散过程的推动力和微观机制、影响固体材料中扩散的主要因素；了解固相反应动力学、影响固相反应的因素。

　　八、烧结理论与工艺

　　掌握烧结的概念、驱动力和典型的烧结类型；固态烧结、液相烧结的主要传质方式、驱动力、特点及其影响因素；陶瓷烧结过程中的晶粒生长及其与烧结的关系，影响陶瓷烧结的主要因素、促进烧结的方法（包括陶瓷原料、成形工艺等）。

　　（3）高分子材料与工程模块考点：

　　一、聚合物合成机理

　　了解逐步聚合的概念、缩聚反应的类型、线形缩聚反应机理及动力学、线形缩聚物的聚合度、影响聚合度的因素及聚合度的控制方法；

　　掌握自由基聚合的机理及特征、引发剂的类型、自由基聚合反应动力学、链转移反应和聚合度、影响聚合度分布的因素；了解共聚物的类型、二元共聚物的组成方程、竞聚率、Q-e方程。

　　了解离子聚合的概念及分类、阴/阳离子聚合的单体、引发剂及引发过程、阴/阳离子聚合机理及动力学、活性聚合及活性聚合物的应用、离子共聚；明确自由基聚合和离子聚合的异同。

　　了解配位聚合和开环聚合的概念、配位聚合的引发剂类型、开环聚合典型实例。

　　二、聚合实施方法

　　了解逐步聚合的实施方法和重要的线形缩聚物的工业合成方法、体型缩聚特点和凝胶化作用。

　　了解链式聚合反应实施的方法、体系组成、聚合场所、工业应用实例；掌握乳液聚合机理及动力学。

　　三、聚合物的化学反应

　　掌握聚合物化学反应的分类、特征和影响因素及应用；了解降解反应的定义、原理、老化及防老化措施。

　　四、高聚物的结构

　　了解高分子链的组成、构造与构型、高分子链的构象、链的柔顺性；掌握影响高分子链的柔顺性的主要因素。

　　了解高分子的各种聚集态结构及特征；掌握聚合物的结晶过程、影响聚合物结晶能力和结晶速度的因素、结晶热力学。

　　五、高聚物的分子运动

　　了解高聚物的分子热运动、粘性流动的特点和表征及影响因素；掌握玻璃化转变现象及玻璃化转变温度的影响因素。

　　六、高聚物的力学性能

　　了解高聚物的屈服、拉伸行为、影响高聚物强度的因素、高弹性特点、力学松驰现象。

　　七、高分子材料

　　了解高分子材料的命名、分类、特点，聚合物的平均分子量及分子量分布，高分子材料的成型工艺。

　　了解通用典型高分子材料的种类、结构和性能特征、功能高分子的种类和主要应用；了解聚合物共混物及其制备方法、聚合物共混物的相容性和增容；了解聚合物基复合材料的种类及主要特性、增强剂种类及作用特征；了解聚合物基纳米复合材料的种类及制备方法、聚合物基纳米复合材料的主要特性。

　　注：中南大学粉末冶金研究院2017年硕士研究生入学考试的《材料科学基础》课程考试大纲的解释权归中南大学粉末冶金研究院。