浙大考试大纲

《材料科学基础》考试纲要
本课程考试内容由必考和选考两部分组成。

必考部分要求学生了解并掌握材料的基本概念、材料科学的基础理论问题；了解和掌握金属材料、无机非金属材料、半导体及功能材料在内的基础知识；掌握晶体结构、晶体的不完整性、固溶体、非晶态固体的基础知识与基本理论；掌握材料内的质点运动与电子运动的基本规律及基础理论。

选考部分为金属材料科学基础和无机非金属材料科学基础二个方向，考生只需任选一个方向进行考试。

金属材料科学基础方向要求学生掌握包括相图热力学及分析、合金凝固行为及典型金属组织形成过程，变形金属的回复、再结晶及晶粒长大等有关规律和理论。

无机非金属材料科学基础方向要求学生掌握相平衡、相变过程、固相反应和陶瓷烧结等有关规律和理论。

本课程必考部分约占总题量的60%，选考部分约占40%。

一、必考部分考试内容
1．晶体结构
1.1晶体学基础：
(1)空间点阵：空间点阵的概念、晶胞、晶系、布拉菲点阵、晶体结构与空间点阵。

(2)晶向指数和晶面指数：晶向指数、晶面指数、六方晶系指数、晶带、晶面间距。

(3)晶体的对称性：对称要素、点群、单形及空间群
1.2晶体化学基本原理
(1) 电负性
(2)晶体中的键型：金属结合（金属键）、离子结合（离子键）、共价结合（共价键）、范
德瓦耳斯结合（分子间键）、氢键
(3)结合能和结合力
(4)原子半径
1.3典型晶体结构
(1)金属晶体：晶体中的原子排列及典型金属晶体结构、晶体中原子间的间隙
(2)共价晶体
(3) 离子晶体：离子堆积与泡林规则、典型离子晶体结构分析
(4)硅酸盐晶体：硅酸盐的分类、硅酸盐矿物结构、岛状结构、环状结构、链状结构、层
状结构、骨架状结构
(5)高分子晶体：高分子晶体的形成、高分子晶体的形态
2. 晶体的不完整性
2.1点缺陷
(1)点缺陷的类型：热缺陷、组成缺陷、电荷缺陷、非化学计量结构缺陷
(2)点缺陷的反应与浓度平衡：热缺陷、组成缺陷和电子缺陷、非化学计量缺陷与色心2.2位错
(1)位错的结构类型：刃型位错、螺型位错、混合型位错、Burgers回路与位错的结构特
征、位错密度
(2)位错的应力场：位错的应力场、位错的应变能与线张力、位错核心
(3)位错的运动：位错的滑移、位错攀移、位错的滑移、位错攀移
(4)位错与缺陷的相互作用：位错之间的相互作用、位错与点缺陷的相互作用。

(5)位错源与位错增殖：位错的来源、位错的增殖
2.3表面、界面结构及不完整性
(1)晶体的表面：表面力场、晶体表面状态、晶体表面的不均匀性
(2)晶界：晶界几何、小角度晶界、大角度晶界、晶界能、孪晶界、晶界的特性
3.固溶体
3.1影响固溶度的因素
(1)休姆-罗瑟里(Hume-Rothery)规律
(2) 尺寸因素
(3)电价因素
(4)电负性因素
3.2固溶体各论
(1)置换固溶体
(2)间隙固溶体
(3)有序固溶体：短程有序-微观不均匀性、长程有序
(4)固溶体的理论分析与计算
(5)中间相：电子化合物、间隙相、间隙化合物、拓扑密堆相
4.非晶态固体
4.1非晶态固体的特征与表述
(1)非晶态固体的结构特征
(2) 非晶态固体的结构表征函数：径向分布函数RDF、结构描述参数
(3)非晶态固体的短程序：化学短程序（CSRO）、几何短程序(GSRO)与局域结构参数
4.2非晶态半导体
(1) 非晶半导体的结构模型
(2)非晶半导体的微结构
4.3非晶态金属
(1) 非晶态金属和合金的结构模型
(2) 非晶态金属的微结构：几何微结构、化学微结构、磁各向异性与微结构
4.4玻璃
(1)玻璃结构理论：玻璃结构的无规网络学说、玻璃结构的微晶子学说、常见玻璃的微观
结构
(2)玻璃的转变
(3) 玻璃化的条件：热力学与动力学条件、结晶化学条件
4.5非晶态高分子
(1)非晶态高分子的结构模型：无规线团模型、局部有序模型
(2)玻璃化转变
5.固体材料中的质点运动与迁移
5.1晶格中原子的运动与扩散
(1)热缺陷的运动、产生与复合
(2)基本扩散定律-菲克定律：稳态扩散-菲克第一定律的应用、非稳态扩散-菲克第（二）
定律的应用
(3)扩散系数：自扩散系数、偏扩散系数、交互扩散系数
5.2扩散机制及影响扩散的因素
(1)扩散机制：置换扩散、间隙扩散、表面与晶界扩散、位错扩散。

(2)影响扩散的因素：温度的影响、扩散介质结构的影响、扩散物质的影响、第三组元的
影响、位错和界面扩散的影响、外场作用的影响
6. 固体材料的晶格振动与电子运动
6.1晶格振动与热性质
(1)晶格的振动：一维原子链的振动、三维晶格的振动、晶格振动的长波分析
(2)晶格振动与热过程：爱因斯坦和德拜比热理论、晶格的热膨胀、晶格的热传导
6.2晶体中的电子运动与能带理论
(1)一维周期场中的电子运动与能带
(2)三维周期场中的电子运动与能带、
(3)电子运动的速度与加速度
(4)电子导电与能带模型
建议参考书：
材料科学基础，杜丕一，潘颐，中国建筑材料工业出版社，（2002），2004
二、选考部分一：金属材料科学基础方向考试内容
1.金属的凝固及液固界面
1.1 液态金属
液态金属的性质，金属熔化时的体积变化，熔化潜热，熔化熵，液态金属的结构
金属凝固的热力学条件，过冷现象，纯金属的凝固过程
1. 2二元相图
（1）相图的基本知识；
（2）二元匀晶相图、共晶相图及包晶相图：二元合金的平衡凝固及非平衡凝固，凝固过程中的成分变化及偏析，成分过冷与固溶体组织，共晶体形成机理及其形态，杠杆定律（3）二元相图的分析方法，其他类型二元相图及其应用
2. 铁碳系及其合金
2.1 纯铁
纯铁的多晶型性转变；α-Fe与γ-Fe的结构，纯铁的性能与应用
2.2 碳与铁碳合金中的相
碳，碳在铁中的固溶体，渗碳体，铁-碳合金相图
2.3 铁-渗碳体相固
相图分析，包晶转变，共晶转变，共析转变，按组织分区的铁-渗碳体相图
2.4 铁-石墨相图
2.5 铁-碳合金的成份组织与性能间的关系
2.6 钢中的杂质
硅、锰、硫、磷、氮、氢、氧等杂质元素对钢的组织和性能的影响
3. 合金凝固及铸件组织
3.1 纯金属铸锭的凝固
温度梯度，正温度梯度下纯金属铸锭的液-固界面，负温度梯度下的液-固界面
3.2 单相合金铸锭凝固过程中的溶质分布
固液两相的平衡成分，液固界面的局部平衡，液相在不同冷却条件下的混合及溶质分布。

区域熔炼
3.3 单相合金铸锭液固界面形貌
成份过冷形成的机制，成份过冷对液固界面形貌的影响
界面形貌对溶质分布的影响。

3.4 共晶系合金铸锭
共晶合金液固界面形貌
非共晶合金的液固界面、铸锭组织及成分分布
3.5 金属铸锭的宏观组织
铸锭三区及其形成机制，影响铸锭组织的因素，控制铸造金属组织的特殊措施，铸造缺陷
3.6 钢材的低倍组织缺陷。

偏析、疏松、缩孔残余、翻皮、气泡
4. 回复、再结晶与金属热加工
4.1 冷形变金属在加热时的组织与性能变化
一般现象，回复与再结晶的驱动力，力学性能的变化规律
4.2 回复
内应力的消除，回复阶段中组织与结构的变化—多边化，亚晶粒的聚集和长大，回复动力学
4.3 再结晶
再结晶动力学，再结晶形核，再结晶后的组织、结构及其控制
4.4 晶粒长大
晶界的迁移，正常长大，异常长大
4.5再结晶组织
再结晶图，退火孪晶，再结晶织构
4.6 动态回复与动态再结晶
动态回复，发生动态回复时的应力-应变曲线，动态回复时组织结构的变化
动态再结晶，发生动态再结晶时的应力-应变曲线，动态再结晶时组织结构的变化
4.7 金属材料的热加工
基本概念，金属材料热加工的温度范围
4.8 超塑性加工
教材及主要参考书（任何一本都可以，内容都一样）
推荐参考书(仅需参考其中有关章节)：
1.材料科学基础II浙大材料专业本科生授课讲稿，孟亮，电子版
2.金属学原理》，侯增寿主编，上海科学技术出版社
3.金属学原理，余永宁编，冶金工业出版社
4.金属学，胡庚祥编，上海科学技术出版社
5.金属学教程，钟家湘编，北京理工大学出版社
6.《材料科学基础》（第二版），刘智恩，西北工业大学出版社，2003
7.金属学原理，谢希文编，航空工业出版社
8.《材料科学基础》，石德珂，西安交通大学出版社，2000
9.Physical Metallurgy Principles（第二版）, R.E.Reed-Hill著
10.Physical Metallurgy, P.Haasen著
11.Fundamentals of Physical Metallurgy, J.D.Verhoeven著
12.Physical Metallurgy, R.W.Cahn著
三、选考部分二：无机非金属材料科学基础方向考试内容
1.相图
1.1相图基本知识
热力学平衡态与非平衡态，组分、相及相律
1.2单元系统
可逆的（双向的）与不可逆的（单向的）多晶转变，SiO2系统相图，ZrO2系统相图
1.3二元系统相图
二元凝聚系统相图的基本类型，Al2O3-SiO2系统相图，CaO-SiO2系统相图，CaO-Al2O3系统相图，MgO-Al2O3系统相图
1.4三元系统相图
三元系统组成表示方法，杠杆规则，重心原理，交叉位，共轭位，判读三元相图的几条重要规则，具有一个低共熔点的三元系统相图，具有一个不一致熔融二元化合物的三元系统相图，具有一个不一致熔融三元化合物的三元系统相图，形成有限固溶体的三元系统相图，CaO-Al2O3-SiO2系统相图，Na2O-CaO-SiO2系统相图，MgO-Al2O3-SiO2系统相图
2.相变过程
2.1相变分类
2.2液相→固相转变
均态核化，非均态核化、晶体生长，总的结晶速度，影响结晶速度的因素
2.3液相→液相转变
液相的不混溶性，分相本质，分相机理，分相对玻璃性质的影响
2.4固相→固相转变
固→固相变的成核与生长，同质多晶转变，有序-无序转变，铁电相变，铁磁相变，Al2O3相变动力学过程，TiO2相变动力学过程
3. 固相反应
3.1固相反应机理
固相反应特点，固相反应类型，固相反应机理
3.2固相反应动力学
固相反应的一般动力学方程，化学动力学范围，抛物线型速度方程，杨德方程，金斯特林格方程
3.3影响固相反应的因素
反应物化学组成、反应物颗粒尺寸及均匀性、温度、压力、气氛、反应物活性等对固相反应的影响
4.陶瓷烧结过程
4.1烧结热力学与推动力
烧结特性评价指标，烧结过程推动力，粉末烧结机理
4.2烧结动力学理论
烧结模型，烧结初期动力学，烧结中后期动力学
4.3强化烧结
缺陷强化烧结，液相强化烧结，应力强化烧结
4.4烧结过程中的颗粒长大
初次再结晶，晶粒长大，二次再结晶，再结晶与晶粒长大对烧结质量的影响
4.5影响烧结的因素
原料种类、烧结温度、烧结时间、物料粒度、物料活性、外加剂、烧结气氛、成型压力等对烧结的影响
建议参考书：
《无机非金属材料科学基础》，樊先平、洪樟连、翁文剑，浙江大学出版社，2004年
常见问题回答
一、问：浙大材料系每年研究生招收多少人？
答：浙大材料系每年招生具体人数当年由研究生院分配确定。

近两年招生人数：博士：50人左右；科学学位硕士：100人左右；专业学位硕士：30-40人。

二、问：浙大材料系每年保送研究生招收多少人？
答：根据招生简章规定比例确定。

材料系欢迎有保研资格同学积极申报。

材料系每年保研招收的科学硕士生约为35-50人，专业学位研究生20人左右。

同时欢迎优秀学生申请直博（不占硕士指标），名额根据具体情况决定。

三、问：科学学位与全日制专业学位有什么区别？
答：硕士研究生可分为科学硕士和专业硕士两类。

科学硕士：根据我国的有关规定，科学硕士教育以培养教学和科研人才为主，授予学位的类型主要是学术型学位。

目前，我国学术型学位按招生学科门类分为哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、军事学、管理学等12大类，12大类下面再分为88个一级学科，88个一级学科下面再细分为300多个二级学科，同时还有招生单位自行设立的760多个二级学科。

普通硕士的招生考试主要是年初的全国硕士研究生统一入学考试（简称”统考”），被录取后，获得研究生学籍。

毕业时，若课程学习和论文答辩均符合学位条例的规定，可获毕业证书和学位证书。

全日制专业学位是为提高研究生培养的社会适应性和竞争力，按照教育部有关“分列招生计划、分类报名考试、分别确定录取标准”的原则，经教育部批准，2010年拟在法学、教育管理、机械工程、光学工程、仪器仪表工程、材料工程、动力工程、电气工程、电子与通信工程、集成电路工程、控制工程、计算机技术、软件工程、建筑与土木工程、化学工程、农业工程、环境工程、生物医学工程、食品工程、航天工程、工业设计工程、工商管理硕士、公共管理硕士、临床医学、口腔医学、农业推广（作物、园艺、农业资源利用、植物保护、养殖、农村与区域发展）、兽医、汉语国际教育等专业领域招收全日制专业学位研究生（详见招生目录）。

报考条件、报名方式、考试时间同全国统考。

科学硕士与全日制专业硕士均能获得毕业证书和学位证书。

全日制专业硕士学费（免试推荐专业学位研究生免学费）自筹，不能保送或推荐读博士，可以参加博士考试。

四、问：跨学科报考能否接受？对跨学科的考生有什么硬性要求吗？
答：材料系招收研究生对本科的学科背景并无硬性的要求，只要符合浙江大学硕士研究生的报考条件，就可以参加浙江大学研究生招生入学考试，若初试分数线达到录取线，便可参加材料系统一组织的复试。

五、问：专业课考试科目选择和内容？
答：详见当年考试大纲。

2011级研究生专业课考试科目三门中任选一门自己擅长学科参加考试，物理化学是化学系出题，普通物理是物理系出题。

我系出题的“材料科学基础”增加了部分内容，详见考试大纲。

另外，“金属学”部分我校讲义下载地址：/chinese/redir.php?catalog_id= 43&object_id=19885
六、问：材料科学基础历年真题在哪买？
答：材料科学基础历年真题在浙江大学玉泉校区研究生教学大楼和图书馆复印室均能买到。

七、问：报考材料系复试时，需要参加相关的笔试吗？考的话，是考什么内容？
答：材料系复试分笔试和面试两部分，其中笔试占复试成绩40%，面试占复试成绩60％。

笔试主要考察与材料科学相关的专业知识。

保送研究生复试目前仅仅是面试。

八、材料系是按材料科学与工程一级学科招生吗？到时专业方向怎么选择和分配，都有哪些专业方向？
答：材料系按照一级学科招生和培养，毕业证书和学位证书都按照一级学科发放。

专业方向取决于导师。

九、什么时候选择和确定导师，怎么选择和确定？
答：复试结束后按照成绩高低依次确定导师。

自行联系导师，并签订确认表。

十、今年材料科学基础增加了选考部分，选考部分和以后专业及导师的选择有关系吗？
答：材料系按照一级学科招生和培养，考试课程与将来选取导师无关。

十一、科学学位上不去的话，能转到专业学位录取吗？
答：取决于报考专业学位人数和学校政策。