復(fù)旦大學(xué)2020年碩士研究生招生考試自命題科目考試大綱

1、復(fù)旦大學(xué)2020年碩士研究生招生考試自命題科目考試大綱科目代碼850科目名稱(chēng)材料科學(xué)基礎(chǔ)一、考試內(nèi)容范圍第一章：材料科學(xué)概論1.1 材料與物質(zhì)：理解物質(zhì)與材料的關(guān)系和區(qū)別。1.2 材料的分類(lèi)：掌握材料的經(jīng)典分類(lèi)方法，及其各自的化學(xué)鍵合、特點(diǎn)、進(jìn)一步分類(lèi)和典型材料舉例。1.3 材料與社會(huì)發(fā)展：理解材料科學(xué)發(fā)展對(duì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用。1.4 材料科學(xué)與工程：掌握材料科學(xué)與工程同材料科學(xué)的區(qū)別，及其四要素間的相互關(guān)系。1.5 材料科學(xué)在工程中的應(yīng)用及其發(fā)展重點(diǎn)：了解材料科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀，能舉例一些新材料并描述其特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀和應(yīng)用前景等。第二章：材料結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)2.1 概述：掌握材料的四級(jí)結(jié)構(gòu)，能理解它

2、們?nèi)绾畏謩e對(duì)材料的性質(zhì)產(chǎn)生影響。2.2 原子結(jié)構(gòu)：掌握原子的結(jié)構(gòu)，包括質(zhì)子、中子、電子間的關(guān)系；理解海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理和薛定諤波動(dòng)方程；掌握電子能級(jí)分布，理解主量子數(shù)、角量子數(shù)、磁量子數(shù)與自旋量子數(shù)的含義和取值規(guī)則，及能運(yùn)用泡利不相容原理、能量最低原則和洪特規(guī)則給出指定元素的核外電子排布，并據(jù)此解釋磁性、原子價(jià)態(tài)、電負(fù)性等特性。2.3 元素周期表及其特性：掌握元素周期表的結(jié)構(gòu)及其主要特征。2.4 原子結(jié)合鍵：掌握三種化學(xué)鍵、兩種物理鍵以及混合鍵的特點(diǎn)，并能運(yùn)用相關(guān)原理解釋典型物質(zhì)的特性。2.5 結(jié)合能與材料性能：掌握以上幾種結(jié)合鍵鍵能的大小范圍，并能由此解釋對(duì)材料物理性能和力學(xué)性能的影響。2.6

3、 原子排列方式：掌握晶態(tài)與非晶態(tài)的區(qū)別，及其對(duì)材料性質(zhì)的不同影響。2.7 晶體的顯微組織：掌握顯微組織對(duì)材料性能的影響，能區(qū)分單相組織和多相組織。第三章：固體材料的晶體學(xué)基礎(chǔ)3.1 概述：掌握晶體與非晶體的區(qū)別，以及晶體材料的主要特征。3.2 晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣：掌握空間點(diǎn)陣的含義，能用點(diǎn)陣參數(shù)描述晶胞結(jié)構(gòu)。3.3 晶系與布拉菲點(diǎn)陣：能從點(diǎn)陣參數(shù)的角度區(qū)分7種晶系和14種空間點(diǎn)陣，掌握金屬材料三種最典型的晶體結(jié)構(gòu)及其代表性元素。3.4 布拉菲點(diǎn)陣和復(fù)合點(diǎn)陣：理解晶體結(jié)構(gòu)和空間點(diǎn)陣的相互關(guān)系和區(qū)別。3.5 晶向指數(shù)和晶面指數(shù)：掌握晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的含義、表示方法以及同晶向族和晶面族的關(guān)系，能給

4、出六方晶系的晶向指數(shù)和晶面指數(shù)。3.6 晶帶及晶面間距：掌握晶帶的含義和晶帶定律；掌握晶面間距的含義，能運(yùn)用常見(jiàn)晶系的晶面間距計(jì)算公式求解給定元素中相鄰晶面的晶面間距；了解晶面間距的測(cè)定方法，能運(yùn)用布拉格定律求得晶面間距。3.7 晶胞特征：掌握各種常見(jiàn)晶系晶胞內(nèi)的原子數(shù)、原子半徑、點(diǎn)陣參數(shù)、每個(gè)原子的相鄰原子數(shù)、配位數(shù)、致密度、原子體密度的計(jì)算方法。3.8 密堆結(jié)構(gòu)的間隙：掌握各種常見(jiàn)晶系內(nèi)，八面體間隙和四面體間隙的個(gè)數(shù)及其間隙半徑；理解元素的多晶特性及其同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。3.9 金屬合金的晶體結(jié)構(gòu)：理解金屬合金的物相結(jié)構(gòu)；掌握固溶體的分類(lèi)（置換固溶體和間隙固溶體）及其引起的結(jié)構(gòu)變化；掌握金屬間化

5、合物的分類(lèi)（正常價(jià)化合物、電子化合物及尺寸因素化合物）及其各自的特性。3.10 陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)：掌握陶瓷的顯微組織構(gòu)成（晶體相、玻璃相和氣相）；掌握離子晶體的特性，能計(jì)算離子半徑、配位數(shù)和離子堆積，了解離子晶體結(jié)構(gòu)的三條鮑林規(guī)則，了解四種典型的離子晶體結(jié)構(gòu)（二元離子晶體、剛玉型結(jié)構(gòu)、鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)和尖晶石型結(jié)構(gòu)）及其代表性物質(zhì)；掌握共價(jià)晶體的特性，了解三種典型的共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)（單質(zhì)型、硫化鋅型和二氧化硅型）及其代表性物質(zhì)；了解硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)。3.11 高分子的晶體結(jié)構(gòu)：掌握高分子鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，近程結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)，一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造、構(gòu)型和構(gòu)象等概念及其影響因素，并能用來(lái)解釋高

6、分子材料的各種不同特性；理解高分子單晶、球晶、樹(shù)枝狀晶、串晶、伸直鏈晶等晶態(tài)結(jié)構(gòu)及其模型，以及無(wú)序結(jié)構(gòu)和有序結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)及其模型。第四章：固體材料的晶體缺陷4.1 引言：掌握晶體缺陷的含義、作用和分類(lèi)。4.2 點(diǎn)缺陷：掌握空位、間隙原子和置換原子三種點(diǎn)缺陷產(chǎn)生的原因，以及對(duì)材料性能的影響。4.3 線缺陷：掌握刃型位錯(cuò)和螺旋位錯(cuò)產(chǎn)生的原因及其柏格斯回路的表示方法，理解滑移和攀移這兩種位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方式。4.4 位錯(cuò)特性及測(cè)定法：理解位錯(cuò)對(duì)材料力學(xué)性能、力學(xué)行為、加工特性等的影響，熟悉觀察位錯(cuò)的常用實(shí)驗(yàn)方法。4.5 面缺陷：理解外表面缺陷和內(nèi)界面缺陷的含義，能區(qū)分晶界、亞晶界、孿晶界、相界、堆垛層錯(cuò)

7、，掌握它們對(duì)材料性能的影響。4.6 體缺陷：能描述常見(jiàn)的體缺陷類(lèi)型及其對(duì)材料性能的影響。第五章：材料熱力學(xué)與相圖5.1 概述：理解相的含義及其影響因素。5.2 相圖建立的基本方法：掌握相圖的建立方法及圖解方法，理解吉布斯相率和杠桿定律，并能運(yùn)用杠桿定律計(jì)算相圖中給定相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。5.3 二元相圖的基本類(lèi)型和分析：掌握均晶相圖、共晶相圖、包晶相圖等主要二元合金相圖的圖解分析方法，及能運(yùn)用杠桿定律計(jì)算圖中各相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。5.4 相圖與合金性能之間的關(guān)系：能根據(jù)相圖判斷材料的物理性能、力學(xué)性能、工藝性能等。5.5 鐵碳合金相圖：能基于鐵碳相圖，1）區(qū)分滲碳體、鐵素體、奧氏體等合金相及其在圖中的位置；

8、2）掌握包晶點(diǎn)、共晶點(diǎn)、共析點(diǎn)、包晶反應(yīng)線、共晶反應(yīng)線、共析反應(yīng)線等典型位置對(duì)應(yīng)的溫度和含義；3）碳含量對(duì)材料的力學(xué)性能和工藝性能等的影響；4）掌握退火、正火、淬火及回火的區(qū)別和作用。5.6 相圖熱力學(xué)基礎(chǔ)：理解相圖的意義，能識(shí)別不同熱焓增量（H）情況下的吉布斯自由能-成分曲線；理解化學(xué)位、相平衡、公切線法則的含義，及其在分析相圖時(shí)的作用。第六章：固體材料的凝固與結(jié)晶6.1 引言：理解凝固和結(jié)晶的含義及其影響因素。6.2 金屬結(jié)晶的基本規(guī)律：掌握金屬結(jié)晶的微觀過(guò)程和宏觀現(xiàn)象，理解過(guò)冷度對(duì)材料性能的影響。6.3 純金屬結(jié)晶的基本條件：掌握金屬結(jié)晶的熱力學(xué)條件（過(guò)冷度）、結(jié)構(gòu)條件（結(jié)構(gòu)起伏）及其影

9、響因素。6.4 晶核的形成：理解均勻形核與非均勻形核的區(qū)別；掌握均勻形核的條件和過(guò)程，理解自由能變化、臨界晶核、形核功、形核率的概念及其對(duì)均勻形核的影響；掌握非均勻形核的條件和過(guò)程，理解固體雜質(zhì)潤(rùn)濕角、表面形貌和物理性能對(duì)非均勻形核的影響。6.5 晶體的生長(zhǎng)：掌握晶體長(zhǎng)大的條件、微觀結(jié)構(gòu)變化過(guò)程、機(jī)制、形態(tài)以及影響因素。6.6 陶瓷和高分子的凝固：了解陶瓷和高分子的結(jié)晶過(guò)程。6.7 結(jié)晶理論的應(yīng)用：理解鑄態(tài)晶粒度的控制方法和單晶體的制備方法。第七章：材料擴(kuò)散與遷移7.1 概況：理解擴(kuò)散的物理含義。7.2 擴(kuò)散現(xiàn)象和擴(kuò)散方程：掌握擴(kuò)散現(xiàn)象在材料科學(xué)的含義及對(duì)材料性能的影響；掌握穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散菲克第一定

10、律和非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散菲克第二定律，并能熟練運(yùn)用它們計(jì)算簡(jiǎn)單的工程問(wèn)題；理解互擴(kuò)散原理，及柯肯達(dá)爾效應(yīng)的物理含義和意義。7.3 擴(kuò)散的微觀機(jī)理：掌握擴(kuò)散的微觀機(jī)制（空位擴(kuò)散、間隙擴(kuò)散和自間隙機(jī)制），以及原子躍遷距離、擴(kuò)散系數(shù)、擴(kuò)散激活能的物理含義和計(jì)算方法。7.4 擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力和反應(yīng)擴(kuò)散：理解擴(kuò)散的主要驅(qū)動(dòng)力，以及反應(yīng)擴(kuò)散的含義、過(guò)程和實(shí)例。7.5 影響擴(kuò)散的因素：掌握溫度、原子鍵力、晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷等對(duì)擴(kuò)散的影響機(jī)制。第八章：材料的基本性能8.1 材料的性能：理解材料使用性能與工藝性能的區(qū)別。8.2 金屬材料的性能：（1）力學(xué)性能：1）掌握常見(jiàn)的材料力學(xué)性能指標(biāo)的含義及其試驗(yàn)方法；2）掌握材料的拉

11、伸試驗(yàn)方法，能從拉伸曲線上區(qū)分彈性變形階段、屈服變形階段、塑性變形階段和失穩(wěn)斷裂階段，能鑒別各種典型材料的拉伸曲線，能熟練掌握彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、斷面收縮率等的計(jì)算方法；3）了解材料的安全設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（強(qiáng)度準(zhǔn)則和剛度準(zhǔn)則）；4）能區(qū)分脆性斷裂和韌性斷裂的斷口形貌；5）掌握各種硬度測(cè)試（布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、幾種小載荷顯微硬度）的原理、方法、適用范圍和表示方法；6）掌握材料沖擊韌性的含義、試驗(yàn)方法和表示方法；7）掌握疲勞和疲勞極限的概念，能區(qū)分疲勞斷口上的裂紋源、裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)；8）掌握蠕變的概念，能區(qū)分蠕變的三個(gè)階段；9）理解斷裂韌性的概念，了解Griffith公

12、式，掌握應(yīng)力強(qiáng)度因子、斷裂韌性的含義及三種裂紋擴(kuò)展的基本形式。（2）物理性能：掌握相對(duì)密度、熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、磁性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、介電常數(shù)等的物理含義、計(jì)算公式和測(cè)量方法等，能說(shuō)出常見(jiàn)材料的這些特性。（3）化學(xué)性能：掌握耐腐蝕性、抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性的區(qū)別與關(guān)系。（4）工藝性能：掌握鑄造性、鍛造性、可焊性、切削加工性和熱處理工藝性等概念。8.3 高分子材料的性能：1）掌握玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)的含義和區(qū)別，以及對(duì)應(yīng)的脆化溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、粘流溫度和分解溫度；2）理解線性非晶態(tài)高分子、線性晶態(tài)高分子和體型高分子在力學(xué)狀態(tài)上的區(qū)別；3）掌握高分子材料的強(qiáng)度、模量、彈性、韌性、耐磨性等力學(xué)性能

13、及其與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，以及特殊的粘彈性行為（蠕變、應(yīng)力松弛、滯后和內(nèi)耗）；4）掌握高分子材料的絕緣性、耐熱性、耐蝕性、耐老化性等物理與化學(xué)性能及其與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，以及相應(yīng)的測(cè)試方法。8.4 陶瓷材料的性能：掌握陶瓷材料的剛度、硬度、強(qiáng)度、塑性、韌性和脆性等力學(xué)性能，以及熱膨脹性、導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性等理化性能的含義和特點(diǎn)。第九章：基礎(chǔ)材料概論9.1 金屬材料：1）能區(qū)分黑色金屬和有色金屬、鋼和鑄鐵；2）掌握鋼鐵材料的不同分類(lèi)方法，包括按化學(xué)成分、金相組織、冶金質(zhì)量和用途進(jìn)行區(qū)分及所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)；3）掌握Si、Mn、P、S、N、O、H等雜質(zhì)元素對(duì)鋼的影響；4）掌握我國(guó)鋼材的編號(hào)規(guī)

14、則，包括普通結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼等，及其中各種符號(hào)的含義；5）掌握普通結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼、特殊性能鋼、鑄鐵等的性能特點(diǎn)、要求、用途和常見(jiàn)牌號(hào)；6）掌握鋁及其合金、銅及其合金、鈦及其合金、鎂及其合金的特點(diǎn)、種類(lèi)、分級(jí)和用途。9.2 陶瓷材料：掌握陶瓷材料的分類(lèi)，能區(qū)分普通陶瓷和先進(jìn)陶瓷。9.3 聚合物材料：掌握聚合物材料的分類(lèi)，能例舉典型的熱固性樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂及其應(yīng)用。9.4 復(fù)合材料：掌握復(fù)合材料的分類(lèi)，能例舉典型的復(fù)合材料及其應(yīng)用。9.5 半導(dǎo)體材料：掌握典型的半導(dǎo)體材料，理解它們的工作原理，能描述它們的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。第十章：新材料10.1 掌握納米材料的定義和四大效應(yīng)，能例舉常