广西大学822材料科学基础2021年考研专业课初试大纲.pdf

### 广西大学822材料科学基础2021年考研专业课初试大纲解析 #### 一、金属材料 ##### （一）原子结构和键合 - **了解的内容**： - 原子结构：原子由质子、中子和电子组成，其电子排布决定了原子的化学性质。 - 高分子链：高分子是由大量相同或相似的单元通过共价键连接而成的大分子。 - **重点**： - **原子间的键合**：主要包括共价键、离子键、金属键等不同类型的键合作用及其对材料性质的影响。 ##### （二）晶体学基础 - **了解的内容**： - 晶体的对称性：包括晶体的基本对称元素如旋转轴、镜面等。 - 极射投影：一种用于表示晶体方向和面的几何图形。 - 倒易点阵：与实际晶体点阵相对应的虚构点阵，用于研究衍射现象。 - 中间相特性：指在合金中出现的具有特定结构和特性的相。 - **理解的内容**： - 空间点阵与晶胞：空间点阵是指晶体中所有点阵点构成的三维几何图形；晶胞是构成空间点阵的基本重复单元。 - 晶向指数和晶面指数：用来标示晶体中的方向和面。 - 晶带定律：描述了晶面上原子排列的特点。 - 晶面间距：同一晶面族中相邻两晶面之间的垂直距离。 - 三种典型的金属晶体结构：体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和密排六方（HCP）结构。 - 晶体的原子堆垛方式和间隙：如ABCABC...的堆垛方式以及各种晶格间隙。 - 固溶体的性质：指一个组元的原子溶入另一组元的晶格中形成的新相。 - **掌握的内容**： - 密勒指数：一种描述晶面的方法。 - **重点**： - 典型的金属晶体结构：BCC、FCC、HCP结构的特点及其对材料性能的影响。 - 空间点阵与密勒指数：如何使用密勒指数表示晶向和晶面，以及它们在材料科学中的应用。 - 晶体学基础知识对于理解材料的微观结构至关重要，这些知识有助于分析和预测材料的物理和化学性质。 ##### （三）晶体缺陷 - **了解的内容**： - 点缺陷的运动：点缺陷如空位和间隙原子的移动机制。 - 外表面：晶体的边界特性。 - 相界：不同相之间的界面特性。 - **理解的内容**： - 点缺陷的形成：如空位、间隙原子等的形成原因。 - 点缺陷的平衡浓度：在一定温度下点缺陷存在的稳定状态。 - 位错的应力场：位错周围的应力分布。 - 位错的应变能与线张力：位错能量的主要组成部分。 - 作用在位错线上的力：外部力对位错的影响。 - 位错间的交互作用力：不同位错之间的相互作用。 - 实际晶体结构中的伯氏矢量：描述位错线性质的矢量。 - 不全位错：部分位错的类型。 - **掌握的内容**： - 刃型位错、螺型位错、混合位错的特征：不同类型的位错及其在晶体中的行为。 - 位错的滑移、攀移与交割：位错在晶体中的运动方式。 - 位错的密度：单位体积内位错线的长度。 - 位错的生成与增值：位错在晶体中的产生和发展。 - 位错反应：位错之间的相互作用和转化。 - 晶界和亚晶界：不同晶粒之间的界面特性。 - 堆垛层错：在晶体生长过程中由于层错而产生的缺陷。 - 孪晶界：两个具有不同取向但相同结构的晶体之间的界面。 - **重点**： - 位错类型及其特点：位错的不同类型及其对材料性能的影响。 - 位错理论：位错如何影响材料的强度和塑性。 ##### （四）固体中原子及分子的运动 - **了解的内容**： - 交换机制：原子在固体中通过交换位置实现扩散的方式。 - 扩散系数D与浓度相关时的求解：浓度梯度对扩散速度的影响。 - 原子跳跃：原子在晶格中通过跳跃实现迁移的过程。 - 无规则行走与扩散距离：原子在晶格中的随机运动及其与扩散的关系。 - **理解的内容**： - 扩散的热力学分析：从热力学角度解释扩散现象。 - 扩散激活能：扩散过程中原子跨越势垒所需的最小能量。 - 反应扩散：扩散过程中伴随化学反应的现象。 - **掌握的内容**： - 菲克第一定律、第二定律：描述扩散的基本定律。 - 扩散方程的解：菲克定律的数学表达及其在特定条件下的解。 - 柯肯达尔效应：扩散过程中出现的一种特殊现象。 - 间隙机制：原子通过间隙实现扩散的机制。 - 空位机制：原子通过空位实现扩散的过程。 - 扩散系数：反映扩散速度的重要参数。 - 影响扩散的因素：温度、压力、晶体结构等因素对扩散的影响。 - **重点**： - 扩散机制：原子在固体中通过间隙和空位实现扩散的机制。 - 扩散系数的影响因素：影响扩散系数大小的各种因素。 ##### （五）材料的形变和再结晶 - **了解的内容**： - 弹性变形的本质：材料在外力作用下发生可逆形变的机理。 - 弹性变形的特征和弹性模量：描述材料弹性特性的物理量。 - 弹性的不完整性：弹性形变的局限性。 - 粘弹性：材料同时表现出弹性和黏性的特性。 - **理解的内容**： - 多晶体的塑性变形：晶粒取向对塑性变形的影响。 - 再结晶后的晶粒长大的影响因素：再结晶过程中晶粒尺寸变化的原因。 - 再结晶退火后的组织：再结晶后材料微观结构的变化。 - 热变形与动态回复、再结晶：高温下材料的变形行为。 - 热加工对组织性能的影响：热加工过程中材料微观结构的变化及其对性能的影响。 - 超塑性：材料在特定条件下表现出的极高塑性变形能力。 - **掌握的内容**： - 单晶体的塑性变形：包括滑移、孪生、扭折等变形机制。 - 多晶体的塑性变形：晶界对塑性变形的影响。 - 单相固溶体合金的塑性变形：固溶体合金在塑性变形过程中的行为。 - 多相合金的塑性变形：多相合金在塑性变形过程中的特性。 - 塑性变形对材料组织与性能的影响：塑性变形对材料微观结构和性能的影响。 - 冷变形金属在加热时的组织与性能变化：冷变形后加热处理对材料的影响。 - 回复动力学：材料在加热过程中微观结构恢复的过程。 - 回复机制：回复过程中微观结构变化的机理。 - 再结晶过程：包括形核与长大阶段。 - 再结晶动力学：再结晶过程的速度和时间依赖性。 - 再结晶温度及其影响因素：决定再结晶能否发生的温度条件及其影响因素。 - **重点**： - 多晶体、单相固溶体的塑性变形：不同材料体系在塑性变形过程中的表现。 - 塑性变形对材料组织与性能的影响：塑性变形后材料微观结构和性能的变化。 - 冷变形金属在加热时的组织与性能变化：冷变形后加热处理对材料的影响。 - 回复、再结晶的动力学与机制：回复和再结晶过程中微观结构变化的规律。 - 回复再结晶的影响因素：影响回复和再结晶过程的因素。 ##### （六）单组元相图及纯晶体的凝固 - **了解的内容**： - 单元系相图：描述单一成分材料在不同温度和压力下的相态变化。 - **理解的内容**： - 液固界面的构造：液态与固态界面的微观结构。 - 晶体长大方式和长大速率：晶体在凝固过程中如何长大。 - 结晶动力学及凝固组织：晶体在凝固过程中的动力学行为及其对最终微观结构的影响。 - 凝固理论的应用举例：凝固理论在材料制备中的应用实例。 - **掌握的内容**： - 相平衡条件和相率：描述相平衡的基本条件。 - 液态结构特征：液态物质的微观结构特点。 - 晶体凝固的热力学条件：凝固过程中的热力学因素。 - 均匀形核的能量变化和临界晶核：均匀形核过程中的能量变化及其对形核的影响。 - 非均匀形核的能量变化与临界晶核：非均匀形核过程中的能量变化及其对形核的影响。 - **重点**： - 单元系相图：描述单一成分材料在不同温度和压力下的相态变化。 - 液固界面的构造：液态与固态界面的微观结构及其对凝固过程的影响。 - 均匀与非均匀形核的能量变化和临界晶核：形核过程中的能量变化及其对形核的影响。 ##### （七）二元系相图及其合金的凝固 - **了解的内容**： - 固溶体的自由能-成分曲线：固溶体在不同成分下的自由能变化。 - 其他类型的二元相图：除匀晶相图之外的其他二元相图类型。 - 表征液体混合程度的有效分配系数ke：描述液态合金中溶质分配的参数。 - 合金的铸造与二次加工：合金的制造和后续加工工艺。 - **理解的内容**： - 相图的表示和测定方法：二元相图的绘制和测定技术。 - 多相平衡的公切线原理：用于确定多相平衡条件的原则。 - 混合物的自由能和杠杆法则：描述合金中不同相之间能量分配的原理。 - 从自由能-成分曲线推测相图：基于自由能-成分曲线推导相图的方法。 - 溶混间隙相图与调幅分解：涉及溶混间隙相的相图类型及其在材料中的应用。 - 根据相图推测合金的性能：利用相图预测合金的物理和化学性质。 - 固溶体的正常凝固：固溶体在冷却过程中的凝固行为。 - 区域熔炼：利用温度梯度实现合金分离的技术。 - 成分过冷：凝固过程中局部区域的温度低于凝固温度的现象。 - 共晶凝固理论：描述共晶合金凝固过程的理论。 - **掌握的内容**： - 二元相图的几何规律：二元相图的基本几何特征。 - 匀晶相图和固溶体的凝固：描述单一组元形成的固溶体在不同温度下的相态变化。 - 共晶相图及其合金凝固：描述两种组元按照固定比例形成共晶结构的相图。 - 包晶相图及其合金凝固：描述一种组元包裹另一种组元的相图类型。 - 铁碳合金的组织及其性能：铁碳合金的不同组织形态及其对材料性能的影响。 - 合金铸锭（件）的组织与缺陷：铸造过程中合金微观结构的变化及其可能导致的缺陷。 - **重点**： - 二元相图分析及计算：分析二元相图并进行相关计算。 - 应用：利用二元相图指导材料的设计和制备。 - 铁碳合金的组织及其性能：铁碳合金中不同组织形态的特点及其对性能的影响。 - 共晶相图及其合金凝固：共晶合金的凝固行为及其对材料性能的影响。 ##### （八）三元相图 - **了解的内容**： - 三元相图的空间模型：描述三元合金相图的三维模型。 - 三元合金相图的应用：三元合金相图在材料设计中的应用。 - **理解的内容**： - 三元相图成分表示法：三元合金相图中成分的表示方法。 - 三元相图的截面图和投影图：三元相图的二维表示方法。 - 三元相图中的杠杆定律及重心定律：用于解决三元相图中问题的定律。 - 三元匀晶、三元共晶相图：描述三元合金在不同条件下的相态变化。 - **重点**： - 三元相图成分表示法：如何在三元相图中表示不同成分的比例。 - 三元合金相图的分析与应用：分析三元相图并将其应用于材料设计中。 #### 二、无机非金属材料 ##### （一）结晶学基础 - **了解的内容**： - 晶体的基本概念与性质：晶体的基本定义、特点及其区别于非晶体的性质。 - 晶体的理想形状：理想情况下晶体的几何形状。 - **理解的内容**： - 晶体的宏观对称性及对称分类：晶体的宏观对称性及其分类。 - 晶体定向和结晶符号：晶体定向的方法及其表示。 - **掌握的内容**： - 晶体结构的基本特征：晶体结构的基本要素及其特征。 - 晶体化学基本原理：包括原子半径和离子半径、球体紧密堆积原理、配位数和配位多面体、离子的极化、电负性、鲍林规则等基本概念和原理。 - **这部分知识点涵盖了无机非金属材料的结晶学基础，为深入学习无机非金属材料提供了必要的背景知识。** 以上就是针对广西大学822材料科学基础2021年考研专业课初试大纲的内容解析。这些知识点覆盖了金属材料和无机非金属材料的基础知识，是深入理解和掌握材料科学与工程领域知识的重要基础。