西北工业大学材料专业课考研资料
西北工业大学材料考研材料科学基础课件
目录
• 材料结构的基本知识 • 材料中的晶体结构 • 高分子材料的结构 • 晶体缺陷 • 材料的相结构及相图 • 材料的凝固与气相沉积 • 扩散与固态相变 • 材料的变形与断裂 • 固体材料的电子结构与物理性能 • 材料概论
导论
一.材料使用时间划分：石器时代→青铜器时代→ 铁器时代→水泥时代→钢时代→硅时代→新材料 时代
(3)Hund规则：在同一亚层中的各个能级中，电子 的排布尽可能分占不同的能级，而且自旋的方向 相同。当电子排布为全充满、半充满或全空时， 是比较稳定的，整个原子的能量最低 。
二.元素周期表
1.具有相同核电荷数的同一类原子为一种元 素。
2.元素周期表是元素周期律的具体表现形式， 它反映了元素之间相互联系的规律，元素 在周期表中的位置反映了那个元素的原子 结构和一定的性质。
的能级数或轨道数。它基本上确定了轨道的空 间取向。m=0、±1、±2、±3…。
（4）自旋量子数（全名为自旋角动量量子数）
ms：反映电子不同的自旋方向 ， ms = +1/2， -1/2。
5.电子分布服原从理： (1)最低能量原理：原子总是优先占据能量低的轨
道，使系统处于最低的能量状态。
(2)泡利不相容原理：一个原子中不可能存在有四 个量子数完全相同的两个电子。
（2）共价键键合的基本特点是核外电子云达 到最大的重叠，形成“共用电子对”，有 确定的方位，且配位数较小。
（3）共价键在亚金属（碳、硅、锡、锗等）、 聚合物和无机非金属材料中均占有重要地 位。 共价键晶体中各个键之间都有确定的 方位，配位数比较小。共价键的结合极为
牢固，故共价晶体具有结构稳定、熔点高、质 硬脆等特点。共价形成的材料一般是绝缘体，其 导电性能差。
新版西北工业大学材料与化工专业考研经验考研参考书考研真题
考研已落下帷幕考研虽然已经结束好长时间，而它对于我来说，就像是昨天刚发生一样，清晰且深刻。
回首考研的这段经历，我收获了很多，也成长了许多。
开始基础复习的时候，是在网上找了一下教程视频，然后跟着教材进行学习，先是对基础知识进行了了解，在5月-7月的时候在基础上加深了理解，对于第二轮的复习，自己还根据课本讲义画了知识构架图，是自己更能一目了然的掌握知识点。
8月以后一直到临近考试的状态，开始认真的刷真题，并且对那些自己不熟悉的知识点反复的加深印象，这也是一个自我提升的过程。
考研一路走来，真的很辛苦，考研帮里学长学姐们分享的宝贵经验不仅能让我打起精神背水一战，还使我的复习有条不紊地进行。
初试成绩出来的这两天，酝酿了一下，我也想为将要参加下一届考研的的学弟学妹们写一篇文章，希望你们从复习的开始就运筹帷幄，明年的这个时候旗开得胜。
文章字数很多，大家有时间可以阅读，文末有真题和资料下载分享，谢谢大家。
西北工业大学材料与化工专考研初试科目：(101)思想政治理论(204)英语二(302)数学二(832)材料科学基础或(841)材料力学西北工业大学材料与化工专考研参考书目：苟文选，《材料力学I、II》，科学出版社，刘鸿文，《材料力学1，2》高等教育出版社，单辉祖，《材料力学1，2》高等教育出版社，先综合说一下英语的复习建议吧。
如何做阅读？做阅读题的时候我建议大家先看题干，了解一下这篇文章大致讲什么内容，然后对应题干去阅读文章，在阅读文章的过程中可以把你做出答题选择的依据标注出来，便于核对答案时看看自己的思路是否正确，毕竟重要的不是这道题你最后的答案正确与否，而是你答题的思路正确与否。
此外，每次做完阅读题也要稍微归纳一下错误选项的出题陷阱，到底是因果互换、主观臆断还是过分推断等，渐渐地你拿到一道阅读题就会条件反射出出题人的出题思路，这也有助于你检验自己选择的答案的合理性。
对于真题上的每一篇阅读，我做完核对答案后都重新精读了一遍，把不认识的单词进行标注通过查阅字典和手机弄懂消化，然后对每一篇阅读进行口头翻译，这样一来不仅加深了自己对阅读这一块的理解，也提升了自己的翻译能力。
西北工业大学 材料学专业综合考试必考内容
（3119）《材料学专业综合》考试大纲考试内容：1、固态相变原理。
包括相变热力学、相变动力学、相变晶体学、相变形态学及其它近代相变理论。
2、材料的力学性能。
包括塑性变形，疲劳与断裂、蠕变、持久、组织与性能关系、碳基、陶瓷基复合材料性能的测试方法与特点等。
3、材料科学基础。
包括晶体学、液态金属结构、晶体结构、晶体缺陷、相图、凝固、扩散、回复与再结晶、表面与界面、复合材料结构与性能等。
4、材料的现代分析方法和原理。
包括晶体学、X射线衍射学、电子显微分析学、原子探针、纳米压痕、化学分析等。
5、功能材料及物理性能。
包括半导体材料、光电子材料、磁性材料、光学材料，声、光、电、磁性能及原理。
6、无机材料物理化学。
包括晶体结构及缺陷、熔体和玻璃体、陶瓷相图、扩散、相变、固态反应、烧结）。
7、复合材料学。
包括纤维的结构与性能、复合材料（碳基、陶瓷基复合材料，以下同）结构与性能、复合材料的成型方法与特点、复合材料与工艺的优化原理与方法等考题方式：以上5个方面的内容共出20－30道题，考生从中选做8－10题。
参考书目：1、《材料科学基础》，刘智恩主编，西北工业大学出版社，西安，第2版。
2、《材料科学基础》，潘金生、仝建民、田民波主编，清华大学出版社。
3、《碳纤维及其复合材料》，4、《材料科学与技术丛书――材料的特征检测，第Ⅰ部分，第Ⅱ部分》，E. 利弗森主编，叶恒强等译，科学出版社，北京，1998年。
5、《相变原理》，徐祖耀著，科学出版社，北京，1988年6、《物理冶金学基础》，J.D.费豪文著，卢光熙、赵子伟译，上海科学技术出版社，1980.7、《复合材料的细观力学性能》，乔生儒主编，西北工业大学出版社，西安，1997.8、《功能材料学概论》，马如璋、蒋民华、徐祖雄主编，冶金工业出版社，北京，1999年。
9、《材料科学与技术丛书――材料的塑性变形与断裂》，H.米格兰比主编，颜鸣皋等译，科学出版社，北京，1998年。
西北工业大学考研材料科学基础第一章
几个非常重要的公式（掌握）
1.两晶面交线的晶向指数公式 公式 2.两相交晶向决定的晶面指数
（hkl）
【uvw】
• 立方晶系晶面间距公式：
• 正方晶系晶面间距公式：
• 六方晶系晶面间距公式：
• 两晶向夹角公式：
• 两晶面夹角公式：
相关真题与习题
• 1.写出{112}晶面族的等价晶面（2011年考题） • 2.写出附图的简单立方晶体中ED、C’F的晶向指数和ACH、FGD’的晶 面指数，并求ACH晶面的晶面间距，以及FGD’与A’B’C’D’两晶面 之间的夹角。（注：G、H点为二等分点，F点为三等分点）（2010）
• •
作用： 原滑移面上运动受阻——攀移——新滑移面——避开障碍物——滑移继续。 结论： 攀移能力越强，滑移能力越强，进一步影响塑性变形。
作用于半原子面的正应力有利于攀移的进行（拉正压负）
• • • •
螺位错的交滑移 螺位错和混合位错不能发生攀移。 交滑移——仍在滑移面上滑移——守恒运动。 作用： 原滑移面上运动受阻——交滑移——新滑移面——避开障碍物—— 滑移继续。
刃位错
垂直
主要是正应力
螺位错
平行
剪切应力
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
混合位错
一定角度
复杂
位错正负（左右）的确定
• 记住：只有先规定位错线方向才有正负左右之意义，位错线方向改变 ，正负，左右随之改变 刃位错： 有晶体图时用右手法则——中指指向柏氏矢量方向，食指位错线 方向，则拇指：上正下负 无晶体图时用旋转法——柏氏矢量顺时针旋转90°，与位错线方 向：顺正逆负（姨夫） 螺位错： 有晶体图时和螺纹判断方法一致——左手左螺，右手右螺 无晶体图时用关系法——柏氏矢量与位错线方向——顺右逆左（ 顺溜）
西北工业大学材料科学基础考研课程试题集_百度文库
《材料科学基础》考试大纲一、考试内容1．工程材料中的原子排列（1）原子键合，工程材料种类；（2）原子的规则排列：晶体结构与空间点陈，晶向及晶面的特点及表示，金属的晶体结构，陶瓷的晶体结构。
（3）原子的不规则排列：点、线、面缺陷的类型及特征，位错的弹性性质，实际晶体中的位错。
2．固体中的相结构（1）固溶体的分类、性能及特征（2）金属间化合物的分类、性能及特征；（3）玻璃相性能及特征。
3．凝固与结晶（1）结晶的基本规律、基本条件；（2）晶核的形成与长大；（3）结晶理论的应用。
4．二元相图（1）相图的基本知识；（2）二元匀晶相图及固溶体的结晶，共晶相图及共晶转变，包晶相图及包晶转变；（3）二元相图的分析方法，其他类型二元相图及其应用，相图的热力学基础。
5．固体中的扩散：（1）扩散定律及其应用；（2）扩散的微观机理，影响扩散的因素；（3）扩散的热力学理论；（4）反应扩散。
6．塑性变形：（1）单晶体的塑性变形；（2）多晶体的塑性变形；（3）合金的塑性变形；（4）冷变形金属的组织与性能，超塑性。
7．回复与与结晶：（1）冷变形金属在加热时的变化；（2）回复机制；（3）再结晶及再结晶后的晶粒长大；（4）金属的热变形。
二、参考书目1. 《材料科学基础》（第二版），刘智恩，西北工业大学出版社，20032. 《材料科学基础》，胡庚祥，蔡珣，上海交通大学出版社，20003. 《材料科学基础》，石德珂，西安交通大学出版社，20004. 《材料科学基础》，潘金生，仝健民，清华大学出版社，19982004年西北工业大学硕士研究生入学试题一、简答题：（共40分，每小题8分）1、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？2、请简述影响扩散的主要因素有哪些。
3、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？4、有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？5、合金强化途径有哪些？各有什么特点？二、计算、作图题：（共60分，每小题12分）1、求[11]和[20]两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。
西北工业大学材料考研材料科学基础课件
三 结论
1 原子核周围的电子按照四个量子数的规定 从低能到高能依次排列在不同的量子状态 下;同一原子中电子的四个量子数不可能完 全相同
2 根据排列次序建立了元素周期表;各个周期 中的元素的性质呈现相同的周期变化规律; 元素在周期表上的位置不仅决定了单个原 子的行为;也决定了材料中原子的结合方式 以及材料的化学性能和物理性能
2共价键键合的基本特点是核外电子云达到最 大的重叠;形成共用电子对;有确定的方位; 且配位数较小
3共价键在亚金属碳 硅 锡 锗等 聚合物和无 机非金属材料中均占有重要地位 共价键 晶体中各个键之间都有确定的方位;配位数 比较小 共价键的结合极为
牢固;故共价晶体具有结构稳定 熔点高 质硬脆 等特点 共价形成的材料一般是绝缘体;其导电性 能差
原子排列不可能很致密;所以它们的化合物 的密度较低 而聚合物由于二次键结合;分 子链堆垛不紧密;加上组成原子的质量较小 C H O;在工程材料中具有最低的密度
3此外;金属键使金属材料具有良好的导电性 和导热性;而由非金属键结合的陶瓷 聚合 物均在固态下不导电;它们可以作为绝缘体 或绝热体在工程上应用
3 金属键 1金属中的自由电子和金属正离子相互作用所构成
键合称为金属键;例如Na Mg Al等 2金属键的基本特点是电子的共有化 3金属键既无饱和性又无方向性;因而每个原子有
可能同更多的原子相结合;并趋于形成低能量的 密堆结构 当金属受力变形而改变原子之间的相 互位置时;不至于使金属键破坏;这就使金属具有 良好延展性;并且;由于自由电子的存在;金属一 般都具有良好的导电和导热性能
第三节 原子的排列方式
1 固体根据原子或原子团 分子分为晶体和非 晶体
2 晶体 原子排列：粒子原子 离子或分子在三维空 间呈周期性的规则重复排列
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专业课试卷同一见“标题: 各高校材料专业历年试题资料共享区(不断更新中)”
西北工业大学《材料科学基础》考试大纲
一、考试内容
1. 工程材料中的原子排列：
（1）原子键合，工程材料种类、特点；
（2）原子的规则排列：晶体结构与空间点陈，晶向及晶面的特点及表示，金属的晶体结构，陶瓷的晶体结构。
（3）原子的不规则排列：点、线、面缺陷的类型及特征，位错的弹性性质，实际晶体中的位错。
2. 固体中的相结构：
（1）固溶体的分类、性能及特征
（2）金属间化合物的分类、性能及特征；
（3）玻璃相性能及特征。
3. 凝固与结晶：
（1）结晶的基本规律、基本条件；
（2）晶核的形成与长大；
（3）结晶理论的应用。
4. 二元相图：
（1）相图的基本知识；
（2）二元匀晶相图及固溶体的结晶，共晶相图及共晶转变，包晶相图及包晶转变；
（3）二元相图的分析方法，其他类型二元相图及其应用，相图的热力学基础。
5. 固体中的扩散：
（1）扩散定律及其应用；
（2）扩散的微观机理，影响扩散的因素；
（3）扩散的热力学理论；
（4）反应扩散。
6. 塑性变形：
（1）单晶体的塑性变形；
（2）多晶体的塑性变形；
（3）合金的塑性变形；
（4）冷变形金属的组织与性能，超塑性。
7. 回复与与结晶：
（1）冷变形金属在加热时的变化；
（2）回复机制；
（3）再结晶及再结晶后的晶粒长大；
（4）金属的热变形。
二、参考书目
1. 《材料科学基础》（第二版），刘智恩，西北工业大学出版社，2003
2. 《材料科学基础》，胡庚祥，蔡珣，上海交通大学出版社，2000
3. 《材料科学基础》，石德珂，西安交通大学出版社，2000
4. 《材料科学基础》，潘金生，仝健民，清华大学出版社，1998
综合模拟题一
一、简答题（每题6分，共30分）
1．原子的结合键有哪几种？各有什么特点？
2．面心立方晶体和体心立方晶体的晶胞原子数、配位数和致密度各是多少？
3．立方晶系中，若位错线方向为[001]，，试说明该位错属于什么类型。
4．请说明间隙化合物与间隙固溶体的异同。
5．试从扩散系数公式说明影响扩散的因素。
6．何为过冷度？它对形核率有什么影响？
二、作图计算题（每题10分，共40分）
1．在面心立方晶体中，分别画出(101)、[110]和、[ ，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？
2．已知Al为面心立方晶体，原子半径为rA。
若在Al晶体的八面体间隙中能溶入最大的小原子半径为rB，请计算rB与rA的比值是多少。
3．A-B二元合金中具有共晶反应如下：若共晶反应刚结束时，α和β相的相对含量各占50%，试求该合金的成分。
4．已知铜的临界分切应力为1Mpa，问要使面上产生[101]方向的滑移，应在[001]方向上施加多大的力？
三、综合分析题（每题15分，共30分）
1．按下列条件绘出A-B二元相图：
（1）A组元（熔点600℃）与B组元（熔点500℃）在液态时无限互溶；
（2）固态时，A在B中的最大固溶度为wA=0.30，室温时为wA=0.10；而B在固态下不溶于A；
（3）300℃时发生共晶反应。
在A-B二元相图中，分析wB=0.6的合金平衡凝固后，在室温下的相组成物及组织组成物，并计算各相组成物的相对含量。
2．请绘出下列Fe-C合金极缓慢冷却到室温后的金相组织示意图，并标注各组织。
（腐蚀剂均为3%硝酸酒精）
综合模拟题二
一、简答题（每题6分，共30分）
1．工程材料分为哪几类？它们的结合键如何？
2．根据凝固理论，请分析细化铸锭晶粒的途径及原理
3．固溶体非平衡凝固时，形成微观偏析和宏观偏析的原因有何区别？
4．请为置换固溶体、间隙固溶体、间隙化合物、正常价化合物、电子化合物和间隙化合物各举一具体例子。
5．为什么细晶强化可以同时提高合金强度、硬度、塑性和韧性？
二、作图计算题（每题10分，共40分）
1．钛的晶胞（密排六方）体积在20℃时为0.106nm3，其c/a＝1.59，求：
（1）c、a的值；
（2）钛原子半径。
2．已知钼为体心立方结构，请回答：
（1）画出其晶胞示意图；
（2）在图中画出一个可能的滑移系，并标明滑移面和滑移方向的指数。
3．一碳钢在平衡冷却条件下，室温组织为珠光体＋二次渗碳体，其中珠光体含量为90%。
请确定该碳钢的含碳量，并画出组织示意图。
4．假设某面心立方晶体可以开动的滑移系为，请回答：
（1）给出滑移位错的单位位错柏氏矢量；
（2）若滑移位错为纯刃位错，请指出其位错线方向；若滑移位错为纯螺位错，其位错线方向又如何？
三、综合分析题（每题15分，共30分）
1．根据下列已知条件绘出A-B二元共晶相图：
i. tA > tB（tA 、tB为A、B的熔点）；
ii. 共晶反应为；
iii. B在A中的固溶度随温度的下降而减小，室温时为wB＝0.03；A在B中的固溶度不随温度变化，
并请回答：
（1）分析wB=0.85的合金平衡结晶过程；
（2）计算该合金室温下的相组成物及组织组成物。
（忽略二次相）
8. 一楔型纯铜铸锭，经间距恒定的轧辊轧制（如图）；
（1）请画出轧制后，锭子的晶粒示意图。
（2）画出将该锭子进行再结晶退火后，晶粒示意图。
并分析原因
综合模拟题三
一、简答题（每题5分，共30分）
1．何为空间点阵？它与晶体结构有何异、同？
2．请简述晶界有哪些特征？
3．何为固溶强化？置换固溶体与间隙固溶体相比,哪个的固溶强化效果强？请简述影响固溶度的因素。
4．请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。
5．什么是反应扩散？请简述其特点。
6．简述在什么情况下会发生单滑移、多滑移和交滑移，它们的滑移线形貌特征是什么。
二、作图计算题（每题10分，共40分）
1．请计算简单立方和体心立方晶体的（100）、（110）和（111）晶面的面间距（假设两种点阵的点阵常数都是a）。
2．在面心立方晶体中，分别画出、和、，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？若外力方向为<001>，请问哪些滑移系可以开动？
3．请判定下列反应能否进行，若能够进行，则在简单立方晶胞内绘出参加反应位错的柏氏矢量。
1)
2)
4．已知三元简单共晶的投影图，见附图，
1) 请画出AD代表的垂直截面图及各区的相组成；
2) 请画出X合金平衡冷却时的冷区曲线，及各阶段相变反应。
三、综合分析题（每题15分，共30分）
1．已知Mg-Ni合金系中一个共晶反应：
L23.5%NiÛa纯Mg+Mg2Ni54.6%Ni
设有C1和C2两种合金，C1为亚共晶，C2为过共晶。
这两种合金的初生相质量分数相等，但室温时C1中a(即Mg)的总量是C2中a总量的2.5倍，请确定C1和C2的成分。
2. 某工厂对一大型零件进行淬火处理，经过1100℃加热后，用冷拉钢丝绳吊挂，由起重吊车送往淬火水槽，行至途中钢丝突然发生断裂。
该钢丝是新的，且没有瑕疵，是分析该钢丝绳断裂的原因。