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中國科學院大學碩士研究生入學考試

《材料專業綜合》考試大綱

本《材料專業綜合》考試大綱適用于中國科學院大學碩士研究生入學考試。所涉及的材料力學、材料科學基礎、材料分析方法、材料性能都是大學材料專業本科學生最基本的課程。

一、考試方法和考試時間

材料專業綜合考試采用閉卷筆試形式，試卷滿分為150分，考試時間為180分鐘。

《材料專業綜合》考試試題分成四個部分，每一部分試題的分值和為100分，總值為400分。考生需在400分的試題中任意選做分值和不超過150分的試題并明確標示。如果選做試題的分值和超過150分，考生需要標注計分的題號。如沒有標注，判卷將按照所選做試題的題號順序依次判卷直到所做題目分值和超過150分題目的前一題，后面所做試題視作無效考試內容。

二、考試內容

(一) 材料力學

1. 掌握材料力學的幾個基本概念：材料力學的基本假設、應力、變形和應變，量綱和量綱分析，材料力學相關力學量的量綱、材料性質、應力-應變曲線、彈性介質、胡克定律、理想塑性介質、黏彈性與蠕變;

2. 掌握拉伸和壓縮、扭轉、彎曲應力、彎曲變形、復雜應力狀態;

3. 掌握結構分析和能量法以及壓桿的穩定性;

4. 了解基于材料力學的 Ashby 材料篩選方法，殘余應力、線彈性斷裂力學初步。

(二) 材料科學基礎

1.原子結構及建合類型，掌握物質的組成、原子的結構、電子結構和元素周期表，熟悉一次鍵(金屬鍵、離子鍵、共價鍵)、二次健(范德華力和氫鍵)的定義、特點。掌握材料中的結合鍵的類型對材料性能的影響，鍵-能曲線及其應用。

2.了解晶體的特點、空間點陣、晶胞、晶系和布拉菲點陣，晶向和晶面的表示方法，晶帶和晶帶定律、晶面間距，晶體的對稱性，極射投影。掌握三種典型的金屬晶體結構，致密度和配位數，點陣常數和原子半徑，晶體的原子堆垛方式和間隙，多晶型性。

3.了解菲克第一定律，菲克第二定律，典型條件下擴散方程的解，熟悉擴散的原子理論，了解擴散的機制及其影響因素。

4.熟悉點缺陷的概念、形成、平衡濃度，點缺陷的運動。掌握晶體缺陷的基本類型、特征及其運動特征;其中掌握位錯的定義、基本類型和特征，柏氏矢量的定義、特性和表示方法，位錯的運動(滑移、攀移)，實際晶體結構中的位錯，堆垛層錯，不全位錯，位錯反應。了解晶體缺陷與合金材料的強化原理。了解外表面和表面能，晶界和亞晶界(小角度晶界、大角度晶界結構，晶界能，晶界特性，孿晶界)，相界的定義、種類和特點。

5.掌握相平衡條件和相律，單元系相圖。掌握勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖及其合金凝固，其他類型的二元相圖，復雜二元相圖的分析方法，根據相圖推測合金的性能，二元相圖實例分析(鐵碳合金的組織及其性能)。熟悉三元相圖成分表示方法(成分三角形)，三元相圖的空間模型，三元相圖的截面和投影圖。了解固態互不溶解的三元共晶相圖。

6.掌握非晶態材料與半晶態材料概念;了解聚合物的分類和主要性能，了解玻璃的結構和性能。

7.掌握三種基本變化(晶體結構的變化、有序程度的變化、化學成分的變化)，掌握擴散型相變和無擴散型相變。

8.掌握材料化學的基本理論，熟悉材料化學制備原理及工藝，學習新材料和新工藝，了解材料化學領域的新動態。

9.掌握生物材料、生態環境材料、能源材料、智能材料、仿生材料和復合材料的性質和應用等。

10.了解材料科學與技術的最新進展情況和未來發展趨勢，了解納米材料的定義、特性、主要制備方法和潛在的應用領域。

11.了解材料表征涉及的主要儀器設備和依據的基本原理，并能初步分析表征的效果。

(三) 材料分析方法

1.了解X射線的性質和獲得;晶體衍射強度;; X-射線形貌學概論;形貌學實驗技術中的取向襯度形貌技術、透射投影形貌術、反射形貌術;同步輻射技術原理;同步輻射應用中的X射線吸收精細結構、X射線吸收的近邊結構電子成像理論;電子衍射基本理論;衍射花樣標定;相間的取向關系;衍射襯度理論;高分辨技術的應用;分析電鏡技術中的電子與固體的相互作用。

2. 掌握X射線與固體的相互作用、晶體衍射基礎;倒易點陣;X射線衍射幾何原理;X射線衍射技術應用中的物相鑒定;應力測定;

3.掌握X射線衍射技術中的勞厄法、粉未法、旋轉晶體法以及高分辨電子顯微圖像的解釋。

4.掌握X射線能譜;電子能量損失譜。

(四) 材料性能

1. 掌握晶體結構，晶體的幾種對稱操作，空間點陣類型(七大晶系)，晶體的X射線衍射，晶體的晶向表示，晶面間距計算，晶體點陣的倒空間，布里淵區的定義等。

2. 掌握固體結合的一般性規律，掌握結合能、平衡距離的計算;了解分子軌道法;掌握常見的幾種結合形式(金屬鍵，離子鍵、共價鍵、范德華鍵及氫鍵)。

3. 掌握晶體材料能帶理論中的自由電子論、近自由電子論以及緊束縛近似模型，掌握近自由電子近似的禁帶寬度的計算方法，掌握緊束縛近似的能帶E-K關系;深刻理解能帶理論的基本假設及布洛赫定理，了解克龍尼格-朋奈模型、贗勢理論。

4. 掌握固體材料中電子在外場作用下的運動規律，掌握載流子有效質量、平均速度、準動量;掌握能帶理論對半導體、金屬導體、絕緣體的電特性解釋。

三、主要參考書目

1. 殷有泉、勵爭、鄧成光. 材料力學 (修訂版). 北京: 北京大學出版社, 2006.

2. S. 鐵摩辛柯、J. 蓋爾. 材料力學 (法定計量單位制版). 北京: 科學出版社, 1990.

3. J. Gere. Mechanics of Materials (6th Edition). Belmont: Thomson, 2004.

4.石德珂，材料科學基礎，機械工業出版社，1999.

5.劉智恩，材料科學基礎，西北工業大學出版社，2000.

6.秦善，晶體學基礎，北京大學出版社，2004.

7.周玉，武高輝，材料分析測試技術，哈爾濱工業大學出版社，1998.

8.許順生，馮端主編， X射線衍襯貌相學，科學出版社，1987.

9.朱靜，葉恒強等，高空間分辨分析電子顯微學，科學出版社，1987.

10.P. Hirsch, et al, Electron Microscopy of Thin crystals, Robert E. Krieger Publishing Co. Inc., Huntington, New York, 1965

11.鄭冀，梁輝、馬衛兵、許鑫華、劉曉非，材料物理性能(第一版)，天津大學出版社, 2008

12.潘金生、仝健民、田民波編，材料科學基礎，清華大學出版社，1998.

13.William F. Smith, Javad Hashemi, Foundations of Materials Science and Engineering, 機械工業出版社，2010.

14.黃昆，固體物理學，高等教育出版社,1988.

15.黃昆，謝希德，半導體物理學，科學出版社,2012.

16.邱成軍，王元化，曲偉，材料物理性能(第三版)，哈爾濱工業大學，2008.