2021哈尔滨理工大学821材料科学与工程基础专业研究生考试大纲 正文

参考书目：
[1] 《材料科学基础》，王章忠，机械工业出版社，2005年。
 
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：
材料结构的基本理论      约40分
材料的组织结构与性能控制技术基础    约90分
工程材料及应用    约20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、选择题、填空题、判断题等，题型不定。
三、考试内容与要求
    （一）材料结构的基本理论
考试内容
原子结构与结合键，晶体结构，晶体缺陷。
考试要求
1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 掌握金属材料中相结构的基本类型和各种相的形成规律、结构特点、性能特点以及它们在合金中的作用。
6. 掌握材料中各种晶体缺陷的分类方法、基本类型和基本性质，了解晶体缺陷对材料物理、化学和力学性质的影响。
7. 掌握点缺陷的热力学特点，了解点缺陷对材料结构和性能的影响。
8. 掌握位错类型的判断方法、位错的特点、伯氏矢量的意义与性质、位错易动性的本质、位错增殖机制。
9. 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。   
（二）材料的组织结构与性能控制技术基础
考试内容
固体材料中的原子扩散，相平衡与相图原理，材料的凝固，材料的变形与回复再结晶，固态相变与材料处理。
考试要求
1. 理解扩散定律的物理意义及各参数的含义，会应用菲克第一定律、菲克第二定律解决较简单的扩散问题。
2. 掌握固体中扩散的微观机理和热力学理论，能够根据相应的原子模型分析扩散问题。
3. 掌握影响扩散的主要因素。
4. 熟悉相图基本知识，了解相图的热力学基础。
5. 熟悉各种二元相图及其使用方法，能利用相图分析平衡凝固过程和组织以及不平衡条件下可能的组织，了解成分-组织-性能之间的关系。
6. 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。
7 .熟悉凝固的基本规律。
8 .掌握金属结晶的热力学条件、结构条件和能量条件。能运用高等数学和物理化学的知识，推导出ΔGV、均匀形核时r*和ΔG*的公式，了解其物理意义。掌握非均匀形核的特点和本质。熟悉影响形核率的主要因素。
9. 了解晶体长大机制，熟悉界面微观结构和温度梯度对晶体长大形态的影响。
10. 掌握生产中细化铸件晶粒的常用方法及其原理，了解凝固理论在单晶制备、定向凝固和制取非晶态金属等方面的应用。
11. 掌握冷变形金属在加热时的组织与性能变化规律，熟悉冷变形金属在不同温度的回复机制与应用。
12. 熟悉主要的再结晶形核、长大机制及其适用条件，，掌握影响再结晶的主要因素和控制再结晶晶粒大小的方法。
13. 熟悉再结晶后晶粒的正常长大与异常长大规律，能够运用相关理论控制最终晶粒大小。
14. 熟悉固态相变的特点与分类，掌握固态相变形核的能量条件，了解扩散型相变形核速率、长大速率及综合动力学曲线。
15. 熟悉过饱和固溶体的时效，了解调幅分解的概念与特点以及与脱溶沉淀的区别。
16. 熟练掌握钢热处理强化的基本原理，即钢加热和冷却过程中的五大转变（奥氏体形成、珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变和回火转变）和两条曲线（TTT曲线和CCT曲线）。
17. 熟练掌握钢的普通热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）的工艺特点、适用钢种和最终组织，掌握钢的表面热处理（表面淬火、化学热处理）强化表面的原理以及感应加热表面淬火和渗碳、渗氮处理的目的、适用钢种、工艺路线和最终组织。
（三）工程材料及应用
考试内容     
金属材料。
考试要求
1. 熟悉合金元素在钢中的主要作用，尤其是合金元素对钢的热处理的影响。
2. 了解钢的分类与牌号。
3. 熟悉各类合金结构钢、工具钢、特殊钢的成分，热处理方法，热处理后的组织，性能的特点以及主要用途。
4. 熟悉铸铁的石墨化原理，石墨的形态、大小对铸铁性能的影响。
5. 熟悉灰铸铁和球墨铸铁的成分、组织、性能特点，牌号及用途。了解可锻铸铁、特殊性能铸铁。

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