2019年中國科學(xué)院大學(xué)898材料專業(yè)綜合考研初試大綱

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中國科學(xué)院大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試

《材料專業(yè)綜合》考試大綱

本《材料專業(yè)綜合》考試大綱適用于中國科學(xué)院大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試。所涉及的材料力學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料分析方法、材料性能都是大學(xué)材料專業(yè)本科學(xué)生最基本的課程。

一、考試方法和考試時間

材料專業(yè)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(yè)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(biāo)示。如果選做試題的分值和超過150分，考生需要標(biāo)注計(jì)分的題號。如沒有標(biāo)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(nèi)容。

二、考試內(nèi)容

(一) 材料力學(xué)

1. 掌握材料力學(xué)的幾個基本概念：材料力學(xué)的基本假設(shè)、應(yīng)力、變形和應(yīng)變，量綱和量綱分析，材料力學(xué)相關(guān)力學(xué)量的量綱、材料性質(zhì)、應(yīng)力-應(yīng)變曲線、彈性介質(zhì)、胡克定律、理想塑性介質(zhì)、黏彈性與蠕變;

2. 掌握拉伸和壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲應(yīng)力、彎曲變形、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài);

3. 掌握結(jié)構(gòu)分析和能量法以及壓桿的穩(wěn)定性;

4. 了解基于材料力學(xué)的 Ashby 材料篩選方法，殘余應(yīng)力、線彈性斷裂力學(xué)初步。

(二) 材料科學(xué)基礎(chǔ)

1.原子結(jié)構(gòu)及建合類型，掌握物質(zhì)的組成、原子的結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)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(diǎn)。掌握材料中的結(jié)合鍵的類型對材料性能的影響，鍵-能曲線及其應(yīng)用。

2.了解晶體的特點(diǎn)、空間點(diǎn)陣、晶胞、晶系和布拉菲點(diǎn)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(jié)構(gòu)，致密度和配位數(shù)，點(diǎn)陣常數(shù)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(kuò)散方程的解，熟悉擴(kuò)散的原子理論，了解擴(kuò)散的機(jī)制及其影響因素。

4.熟悉點(diǎn)缺陷的概念、形成、平衡濃度，點(diǎn)缺陷的運(yùn)動。掌握晶體缺陷的基本類型、特征及其運(yùn)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(yùn)動(滑移、攀移)，實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯，堆垛層錯，不全位錯，位錯反應(yīng)。了解晶體缺陷與合金材料的強(qiáng)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(jié)構(gòu)，晶界能，晶界特性，孿晶界)，相界的定義、種類和特點(diǎn)。

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(fù)雜二元相圖的分析方法，根據(jù)相圖推測合金的性能，二元相圖實(shí)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(tài)互不溶解的三元共晶相圖。

6.掌握非晶態(tài)材料與半晶態(tài)材料概念;了解聚合物的分類和主要性能，了解玻璃的結(jié)構(gòu)和性能。

7.掌握三種基本變化(晶體結(jié)構(gòu)的變化、有序程度的變化、化學(xué)成分的變化)，掌握擴(kuò)散型相變和無擴(kuò)散型相變。

8.掌握材料化學(xué)的基本理論，熟悉材料化學(xué)制備原理及工藝，學(xué)習(xí)新材料和新工藝，了解材料化學(xué)領(lǐng)域的新動態(tài)。

9.掌握生物材料、生態(tài)環(huán)境材料、能源材料、智能材料、仿生材料和復(fù)合材料的性質(zhì)和應(yīng)用等。

10.了解材料科學(xué)與技術(shù)的最新進(jìn)展情況和未來發(fā)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(yīng)用領(lǐng)域。

11.了解材料表征涉及的主要儀器設(shè)備和依據(jù)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(zhì)和獲得;晶體衍射強(qiáng)度;; X-射線形貌學(xué)概論;形貌學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)中的取向襯度形貌技術(shù)、透射投影形貌術(shù)、反射形貌術(shù);同步輻射技術(shù)原理;同步輻射應(yīng)用中的X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)、X射線吸收的近邊結(jié)構(gòu)電子成像理論;電子衍射基本理論;衍射花樣標(biāo)定;相間的取向關(guān)系;衍射襯度理論;高分辨技術(shù)的應(yīng)用;分析電鏡技術(shù)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(chǔ);倒易點(diǎn)陣;X射線衍射幾何原理;X射線衍射技術(shù)應(yīng)用中的物相鑒定;應(yīng)力測定;

3.掌握X射線衍射技術(shù)中的勞厄法、粉未法、旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，晶體的幾種對稱操作，空間點(diǎn)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(jì)算，晶體點(diǎn)陣的倒空間，布里淵區(qū)的定義等。

2. 掌握固體結(jié)合的一般性規(guī)律，掌握結(jié)合能、平衡距離的計(jì)算;了解分子軌道法;掌握常見的幾種結(jié)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(jì)算方法，掌握緊束縛近似的能帶E-K關(guān)系;深刻理解能帶理論的基本假設(shè)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(yùn)動規(guī)律，掌握載流子有效質(zhì)量、平均速度、準(zhǔn)動量;掌握能帶理論對半導(dǎo)體、金屬導(dǎo)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(xué) (修訂版). 北京: 北京大學(xué)出版社, 2006.

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

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

4.石德珂，材料科學(xué)基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

5.劉智恩，材料科學(xué)基礎(chǔ)，西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000.

6.秦善，晶體學(xué)基礎(chǔ)，北京大學(xué)出版社，2004.

7.周玉，武高輝，材料分析測試技術(shù)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998.

8.許順生，馮端主編， X射線衍襯貌相學(xué)，科學(xué)出版社，1987.

9.朱靜，葉恒強(qiáng)等，高空間分辨分析電子顯微學(xué)，科學(xué)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(wèi)兵、許鑫華、劉曉非，材料物理性能(第一版)，天津大學(xué)出版社, 2008

12.潘金生、仝健民、田民波編，材料科學(xué)基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社，1998.

13.William F. Smith, Javad Hashemi, Foundations of Materials Science and Engineering, 機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

14.黃昆，固體物理學(xué)，高等教育出版社,1988.

15.黃昆，謝希德，半導(dǎo)體物理學(xué)，科學(xué)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(yè)大學(xué)，2008.