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南方科技大学804材料科学基础2023级硕士研究生招生考试自命题科目考试大纲
南方科技大学2023级硕士研究生入学考试大纲
考试科目代码：804 考试科目名称：材料科学基础，说明：考试可以使用无字典存储和编程功能的电子计算器
一、考试要求
试卷考查学生对材料科学与工程基础知识的掌握程度及运用能力，理解材料加工-结构-性能-应用关系，内容主要包括化学键、晶体结构与缺陷、扩散、力学行为、相图、相变和电学性质，以及各类材料(金属、陶瓷、高分子和半导体)的基本结构、性质与应用等。
二、考试内容
第一章：原子结构与化学键
原子的基本结构、电子亲和能、电负性、核外电子排布、元素周期表;原子之间相互作用力与势能，各种结合键(金属键、离子键、共价键、氢键等)的基本概念、特点和代表材料;化学键、原子间作用力和键能与材料性质的关系。
第二章：金属、陶瓷和高分子结构
晶体的定义和七大晶系的分类;简单立方、体心立方、面心立方和密排六方等结构的堆积方式、配位数、致密度、晶胞原子数与原子半径之间的关系;各种结构中晶向指数和晶面指数的标定，以及晶向族和晶面族的确定;单晶与多晶的定义和特性;同素异构和同分异构的概念和典型示例;陶瓷材料典型晶体结构，阴阳离子半径比与配位数和晶体结构的关系;高分子材料的结构，晶态高分子、非晶高分子、高分子的分子量、弹性体等概念，热塑高分子和热固高分子的特征和典型示例，高分子材料的结构与性能的关系。
第三章：固体中的缺陷
晶体缺陷的分类;各类点缺陷的定义和特点，固溶体的定义和分类，点缺陷平衡浓度的计算，固溶体固溶度的影响因素;各类位错的定义和特点，滑移和攀 移、滑移面、滑移方向和滑移系等概念;临界分切应力的概念和计算方法;柏氏矢量的概念和确定方法;小角度晶界位错结构，典型相界面结构，体缺陷的定义及其对材料性能的影响。
第四章：扩散
金属材料中的扩散现象和机理;Fick 第一定律、Fick 第二定律、扩散系数、扩散活化能，影响扩散的因素;半导体、陶瓷与高分子材料中的扩散现象和机理。
第五章：材料力学性能
各类材料弹性形变和塑性形变特点，应力、应变、胡克定律、泊松比等概念;屈服现象和机理;强度、韧性、硬度等概念;材料的应力和应变、真应力和真应变、弹性模量、泊松比、工件在拉伸或压缩时几何尺寸的计算方法;根据应力-应变曲线计算材料的主要力学性能参数。
第六章：变形及增强机理
材料的几种主要增强机制，霍尔-佩奇关系并利用该关系计算材料的晶粒尺寸或强度;位错密度的概念及位错对材料强度的影响;滑移线和滑移带的概念;典型晶体结构的滑移系，运用相关知识解释材料的力学性能;冷加工变形量与材料强度、延伸率的关系;回复、再结晶、晶粒长大的概念，分析热处理对材料强度的影响;聚合物和陶瓷材料的变形机制。
第七章：失效
材料中裂纹形成和裂纹扩展规律;延性和脆性断裂、断裂韧度、应力集中等概念;理解材料尺寸、几何形状对材料失效的影响;疲劳的概念，不同类型循环应力，材料疲劳测试S-N图和疲劳寿命的计算，影响疲劳寿命的因素;蠕变的概念和影响因素;延性和脆性断口特征，简单的失效断口分析。
第八章：相图与相变
二元相图杠杆定律和物相构成计算;匀晶、共晶、共析、包晶相图，利用相图分析不同成分合金的结晶过程;Fe-Fe3C相图， Fe-Fe3C体系中不同成分合金的平衡凝固过程、组织特征和材料性能;利用C曲线分析Fe-Fe3C体系中过冷奥氏体等温转变规律，根据不同转变条件分析物相的构成及材料力学性能，Fe-Fe3C体系主要热处理方法和组织特征;金属材料结晶过程，成核的热力学条件，生长机 制，温度梯度以及温度对晶体成核及成长的影响。
第九章：电学性质
固体材料的四种电子能带结构;金属、(本征和非本征)半导体和绝缘体的电子传导原理;本征半导体和非本征半导体的区别;温度对金属、半导体和绝缘体导电性能的影响规律;n型和p型掺杂;温度对金属、半导体和绝缘体费米能级的影响规律。
第十章：材料种类、性质及应用
金属材料的基本类型和应用;铁合金和有色金属的分类;低碳钢和高碳钢的主要应用;不锈钢的主要成分和应用;轻质高强度有色金属的主要种类、成分、结构及应用;高熵合金的定义;铸造合金和锻造合金的区别;高温耐火陶瓷材料的种类和应用;航空用碳纳米纤维的制备原理和主要特性;玻璃材料的结构特点和应用;晶态
材料和非晶材料的结构特点和应用。
三、试卷结构
满分：150 分
1. 概念题(名词解析、填空、选择或判断题等)，每题2分或4分，共40分;
2. 简答题，每题10分，5道题共50分;
3. 综合题，每题20分，3道题共60分。
四、参考书目
1. William D. Callister Jr., David G. Rethwisch. 材料科学与工程基础, 原著第4版. 郭福, 马立民等译. 北京: 化学工业出版社, 2019.
2. William D. Callister Jr. 材料科学与工程基础, 第5版, 英文影印版. 北京: 化学工业出版社，2002.
3. 赵杰. 材料科学基础. 北京: 高等教育出版社, 2021.
南方科技大学804材料科学基础2023级硕士研究生招生考试自命题科目考试大纲
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