东北石油大学2021年硕士研究生招生考试初试
自命题科目考试大纲
命题单位： 机械科学与工程学院
考试科目代码： 811
考试科目名称： 材料科学基础
一、试卷满分及考试时间
试卷满分为150分，考试时间为180分钟。
二、答题方式
答题方式为闭卷、笔试。
三、试卷内容结构
材料科学基础100%。
四、试卷题型结构
试卷题型结构为：名词解释6小题，每题5分，共30分；填空题5小题，每题4分，共20分；选择题5小题，每题4分，共20分；判断题5小题，每题4分，共20分；问答题5小题，每题6分，共30分；计算分析题2题，每题15分，共30分。
五、考试内容知识点说明
（一）纯金属的晶体结构
考试内容：
元素的金属性与非金属性，金属原子间的结合，金属的晶体性，空间点阵，晶向指数和晶面指数，金属的典型晶体结构，金属的同素异构转变，原子堆垛，晶格间隙，晶格原子半径。
考试要求：
1、理解金属元素的性能特点，掌握金属原子间的结合键及其特性。
2、掌握结点、空间点阵、晶向、晶面等概念，能确定晶向指数和晶面指数。
3、熟悉典型晶体结构，掌握7大晶系和14种布拉菲点阵，理解原子堆垛概念，能进行晶格间隙、晶格原子半径的计算。
（二）纯金属的结晶
考试内容：
纯金属结晶的基本规律，晶核的形成及长大，金属结晶过程的动力学特点及生长形态，金属结晶后的晶粒大小及其控制。
考试要求：
1、理解金属结晶的基本过程，掌握过冷、过冷度、有效过冷度等概念，熟悉结晶的能量条件及结构条件。
2、掌握均匀形核及非均匀形核的概念，能推导均匀形核时临界晶核尺寸公式，掌握变质处理方法。
3、熟悉晶体生长时的动力学条件，熟悉临界过冷度的概念，掌握液-固界面的微观结构，熟悉典型材料的杰克逊因子，掌握晶体生长机制，熟悉晶体生长速率公式。
4、熟悉温度梯度的概念及种类，掌握不同温度梯度下金属结晶的生长形态。
5、理解晶粒度的概念，熟悉晶粒大小与形核率和长大速率的关系，掌握细化晶粒的方法，熟悉纯金属结晶中的晶体缺陷。
（三）合金的晶体结构
考试内容：
合金及合金相的基本概念，合金相的结构、分类及影响因素，固溶体的概念、分类、特点，中间相的概念、分类及特点，正常价化合物、电子化合物和间隙相。
考试要求：
1、掌握基本概念：合金、相、合金相、固溶体、间隙固溶体、置换固溶体、有序固溶体等。
2、熟悉影响合金相结构的主要因素及规律，熟悉固溶体的分类，理解固溶体结构的特点及不均匀性，理解固溶体溶解度的含义，掌握影响溶解度的因素及规律。
3、掌握有序固溶体的概念，熟悉有序固溶体的主要类型，理解有序化及其影响因素。
4、熟悉中间相的概念，掌握中间相的分类及特点，理解间隙相的概念，熟悉间隙相的分类。
（四）二元合金相图
考试内容：
相平衡与相图，匀晶相图及其合金组织，共晶相图及其合金组织，包晶相图及其合金组织，其它二元相图，二元相图的分析方法，相图与合金性能的关系。
考试要求：
1、熟悉二元相图的基本概念，掌握相律并能依据相律判断相图。
2、掌握二元相图的建立方法，能利用杠杆定律进行平衡相相对含量的计算。
3、掌握匀晶相图、共晶相图、包晶相图的概念，能熟练分析以上相图，掌握匀晶组织、共晶组织、包晶组织的形成过程及形态特点，掌握离异共晶、伪共晶等概念，熟悉共晶反应、包晶反应及共析反应式。
4、熟悉二元相图的分析方法，掌握相图与合金性能的关系。
（五）三元合金相图
考试内容：
三元相图的几何规则，三元匀晶相图，固态互不溶解的三元共晶相图。
考试要求：
1、熟悉三元相图的成分表示法，掌握等边成分三角形、等腰成分三角形和直角成分三角形，熟练使用直线法则、杠杆定律和重心定律。
2、熟悉三元匀晶相图和固态互不溶解的三元共晶相图，掌握合金平衡结晶过程的分析方法，掌握等温截面和变温截面的分析方法。
（六）铁碳合金
考试内容：
铁碳合金基本概念，铁碳合金中碳的存在形式，铁-渗碳体相图，铁-石墨相图，碳钢，碳含量对钢组织与性能的影响，杂质元素的影响。
考试要求：
1、掌握铁碳合金的基本概念：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体、变态莱氏体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体、A1线、A3线、Acm线、碳钢、铸铁、白口铸铁、灰口铸铁、共析钢、亚共析钢、过共析钢、共晶白口铁、亚共晶白口铁、过共晶白口铁、热脆、冷脆。
2、掌握铁碳固溶体的种类、结构与性能特点，掌握铁碳化合物的种类、结构与特点，掌握石墨的结构与性能特征。
3、掌握铁-渗碳体相图，要求能默写相图，熟悉包晶转变、共晶转变和共析转变，能进行典型成分合金的结晶过程分析，掌握典型成分合金的室温平衡组织特点，能画出不同成分合金室温平衡组织示意图，利用杠杆定律进行平衡相组成及组织组成计算，熟悉铁-石墨相图特点。
4、掌握含碳量对钢性能影响规律，掌握常见杂质对钢性能的影响规律，熟悉铁碳合金的分类。
（七）合金凝固和铸件组织
考试内容：
合金凝固时溶质原子的分布规律，成分过冷，合金凝固组织，铸造缺陷。
考试要求：
1、掌握基本概念：平衡分配系数，有效分配系数，区域熔炼与提纯，成分过冷，正偏析，反偏析，比重偏析，枝晶偏析，缩孔，疏松。
2、熟悉合金凝固时溶质原子的分布规律，掌握区域熔炼与提纯的原理及应用，掌握成分过冷的形成条件及影响因素，熟悉成分过冷对结晶形貌的影响，掌握铸锭(件)的组织特点，掌握三晶区的形成规律及影响因素，熟悉铸造组织的控制方法。
3、熟悉常见的铸造缺陷，掌握各种偏析的形成规律及消除方法，掌握缩孔与疏松的特点，熟悉壳状凝固与糊状凝固。
（八）扩散
考试内容：
扩散基本规律，扩散的微观机制，影响扩散的因素，扩散的动力及反应扩散。
考试要求：
1、熟悉扩散基本概念，理解扩散第一定律和第二定律，熟悉柯肯达尔效应。
2、熟悉扩散的微观机制，掌握间隙扩散、空位扩散、自扩散、反应扩散和扩散激活能。
3、掌握影响扩散的因素及其影响规律。
（九）晶体缺陷
考试内容：晶体中的点缺陷，晶体中的线缺陷，晶体中的界面。
考试要求：
1、掌握点缺陷的基本概念，熟悉点缺陷的平衡浓度，掌握点缺陷对金属性能影响。
2、熟悉位错的基本概念，掌握刃型位错与螺型位错的结构特点，掌握柏氏矢量，熟悉位错密度，了解位错的运动形式。
3、掌握金属中常见界面的种类及特点。
（十）塑性变形
考试内容：单晶体的塑性变形，多晶体的塑性变形，金属塑性变形后的组织与性能，合金的塑性变形。
考试要求：
1、熟悉塑性变形的基本概念，掌握滑移、孪生与扭折，掌握滑移带、滑移系、滑移线的含义，掌握临界分切力表达式，理解晶体滑移时转动的原因，掌握滑移的位错机制。
2、熟悉多晶体塑性变形的特点，掌握晶粒取向、晶界对塑性变形的影响规律，掌握超塑性的概念，熟悉应变硬化原理，能进行相关计算。
3、掌握金属塑性变形后的组织与性能特点，掌握金属的强化机制。
（十一）回复、再结晶与热加工
考试内容：变形金属加热时的组织与性能变化，回复，再结晶，晶粒长大，再结晶退火后的组织，热加工。
考试要求：
1、熟悉变形金属加热时的组织与性能变化规律，熟悉回复机制，掌握再结晶的概念。
2、掌握再结晶的机理，熟悉再结晶温度，掌握储存能、二次再结晶、亚组织强化的概念，熟悉影响再结晶温度的因素及规律。
3、熟悉金属热加工的概念，掌握热加工后金属组织与性能的变化规律。
（十二）非金属材料
考试内容：高分子材料，陶瓷材料，复合材料
考试要求：
1、掌握高分子材料、陶瓷材料和复合材料的基本概念。
2、掌握高分子材料的屈服特征和粘弹性，掌握陶瓷材料的成型和烧结方法。
六、参考资料（参考书目或文献）
1.《材料科学基础教程》，赵品主编，哈尔滨工业大学出版社，2014年。
2.《材料科学基础》，胡赓祥主编，上海交通大学出版社，2011年。
3.《材料科学基础》，谢希文主编，北京航空航天大学出版社，2006年。
4.《金属学原理》，李超主编，哈尔滨工业大学出版社，1998年。
