一、考核目标

本考试科目主要考核考生对材料科学基础知识、基本理论与核心概念的掌握程度；要求考生能够对课程各部分内容进行有机整合，构建围绕“成分—工艺—结构—性能”这一材料科学基本规律的系统认识；能够依据材料科学基本原理，对材料科学与工程领域中的常见现象、典型问题进行定性分析与必要的定量计算；同时考查考生的逻辑思维能力、科学分析能力以及综合运用知识解决问题的能力，为进一步开展专业学习与科学研究提供基础支撑。

二、考试形式和试题结构

考试科目名称：《材料科学基础》

本考试科目总分为150分，考试时间为180分钟。考试采用闭卷笔试方式进行，考生在考试过程中不得使用各类计算器。

试题结构及占比：名词解释20%、简答题60%、综合题20%。

三、考查内容

（一）晶体结构

1.原子间结合方式

掌握原子（或离子）间四类基本结合形式，即金属键、离子键、共价键和分子键，理解各种键合的本质特征及其差异；了解不同结合方式对材料力学性能、热学性能和电学性能等的影响。

2.空间点阵、晶面与晶向

理解空间点阵与晶体结构的基本概念及二者之间的联系；掌握晶胞的选取原则；掌握晶向指数和晶面指数的表示与标定方法。

3.原子的紧密堆积

掌握晶体中原子紧密堆积的基本规律；理解面心立方结构与密排六方结构的最密堆积特征；掌握堆积结构中四面体空隙和八面体空隙的类型、位置及数量关系；理解密堆积结构中原子数与空隙数之间的对应关系。

4.离子晶体结构基础

理解离子极化的概念及其对晶体结构和材料性能的影响；能够运用鲍林规则分析离子晶体结构的稳定性与结构特点。

5.典型晶体结构

掌握常见离子晶体结构类型，如NaCl型、CsCl型、ZnS型、CaF₂型和TiO₂（金红石）型等的基本特点；

了解硅酸盐晶体结构的基本构成特征及其分类，包括岛状、组群状、链状、层状和架状硅酸盐；

掌握典型金属晶体结构，即面心立方、体心立方和密排六方的晶体学参数、配位数、致密度及原子堆垛特征；

了解典型原子晶体（共价晶体）的结构特点。

（二）晶体缺陷

1.掌握晶体缺陷的主要类型、基本特征及其对材料性能的影响规律。

2.掌握点缺陷的分类方法及缺陷反应方程式的书写；理解固溶体的类型及其对材料性能的作用规律。

3.掌握刃型位错和螺型位错的原子模型及相应的柏氏矢量表示方法；理解位错的类型与特征，掌握柏格斯回路和柏氏矢量的概念、表示方法及物理意义；了解位错的运动特点以及位错形成与增殖的基本机制。

4.了解实际晶体中的位错结构，掌握堆垛层错与不全位错的基本概念。

5.掌握位错线和滑移线的基本含义；理解位错反应发生的条件；掌握位错滑移、攀移及运动位错交割等基本过程。

6.理解面缺陷的概念与分类，掌握晶界、亚晶界、孪晶界及相界面的基本特征。

（三）固体中的扩散

1.掌握菲克第一定律和第二定律的基本内容、物理意义及其工程应用。

2.扩散的基本条件、微观机理以及主要类型；柯肯达尔

效应及实际意义；

3.扩散的驱动力、影响扩散系数的因素及其影响规律；

（四）相图

1.掌握相图的基础知识，吉布斯相律的核心概念；

2.掌握二元相图的基本类型、结构特征及结晶过程分析方法；能够熟练运用杠杆定律，对平衡转变过程中各相组成及组织组成物的相对含量进行计算。

3.掌握单元系与二元系相图的建立思路、分析方法及实际应用。

（五）相变

1.掌握相变的基本分类、主要特征及发生条件。

2.理解固态相变的概念、分类与特点；掌握相变驱动力、界面能和畸变能在形核过程中的作用；理解固态相变的形核理论及影响形核的主要因素。

3.掌握液—固相变的基本规律，包括成核与长大机制、均匀成核与非均匀成核、临界晶核半径以及析晶过程。

4.掌握马氏体相变的基本特征。

四、主要参考书目

胡赓祥主编，《材料科学基础》，上海交通大学出版社，

2010 年，第3版。