《材料科学基础》科目考试大纲
考试科目代码：801
适用招生专业：材料物理与化学，材料学，材料加工工程，冶金物理化学，有色金属冶金
考试主要内容：
1．原子键合 ①原子结构；②离子键；③共价键；④金属键；⑤分子键；⑥高分子链。
2．固体结构 ①晶体学基础；②金属的晶体结构；③合金相结构；④离子晶体结构；⑤共价晶体结构；⑥聚合物晶体结构。
3．晶体缺陷 ①点缺陷；②线缺陷；③表面及界面。
4．扩散迁移 ①扩散定律；②扩散机制；③影响扩散的因素。
5．变形与再结晶 ①弹性与塑性变形；②单晶体的塑性变形；③多晶体的塑性变形；④变形后的组织与性能；⑤合金的塑性变形；⑥回复和再结晶；⑦动态回复，动态再结晶和金属的热加工；⑧高聚物的塑性变形。
6．相与相平衡 ①相、组元，系统；②自由度，相律；③相图及其表示和测定方法；④材料中的基本相及其特征；⑤相图热力学基础。
7．单元相图及纯组元的凝固与结晶 ①单元系相图与相平衡；②纯金属的凝固与结晶；③铸锭结构及其影响因素；④高分子的结晶。
8．二元相图及合金的凝固与结晶 ①合金相结构、合金的结晶过程（包括平衡结晶与不平衡结晶）及合金相图的建立；②二元合金相图的基本类型及相图分析；③合金性能与相图的关系；④二元合金的凝固理论；⑤纯铁的同素异构转变与铁碳相图；⑥高分子合金的凝固与结晶。
9．三元相图 ①三元相图基础；②固态下不溶解的三元共晶相图。③固态互不溶解三元共晶相图的投影图、结晶过程、等温截面、变温截面。④三元相图分析、等温截面、变温截面。
10．亚稳相与非平衡相变 ①纳米晶；②非晶；③固态相变形成的亚稳相；④脱溶转变、马氏体转变和贝氏体转变。
建议参考书目：
[1]《材料科学基础》，胡赓祥、蔡珣主编，上海：上海交通大学出版社，2000年版。
[2]《材料科学基础》，石德珂主编，西安：西安交通大学出版社，2006年（第2版）。
《金属学与热处理》科目考试大纲
考试科目代码：821
适用招生专业：材料物理与化学(080501)，材料学(080502)，材料加工工程(080503)
冶金物理化学（080601），有色金属冶金（080603）
考试主要内容：
1．金属的结构与结晶 ①. 晶胞、晶系、晶面指数与晶向指数； ②. 三种典型金属晶体的原子排列方式、晶胞原子数、配位数、致密度、密排晶向与密排晶面； ③. 点缺陷、位错、界面的基本概念； ④. 纯金属结晶规律、结晶条件、结晶过程中的形核、长大过程与晶粒尺寸控制、金属铸锭的组织与缺陷。
2．二元合金的结构与相图 ①. 合金中的相及其结构：固溶体、化合物；②. 二元合金相图建立与杠杆定律，二元相图的分析和使用；③. 二元合金凝固过程分析、组织形貌及平衡相、平衡组织计算；非平衡凝固过程及其组织分析。
3．铁碳合金①. 铁-渗碳体相图的特征温度点、碳含量、转变线、各区域的组织与组成相、冷却过程的分析与相组成和组织组成含量计算。 ②. 钢中的主要杂质的作用；含碳量对碳钢组织和性能的影响；常用碳钢。
4．三元合金相图
三元合金相图的表示方法和三相平衡的定量法则，简单三元相图及其合金结晶过程分析，三元相图的等温截面和变温截面；
5．金属的塑性变形与再结晶①. 金属塑性变形的方式：滑移、孪生；②. 晶体滑移的位错机制、滑移面、滑移方向、滑移系； ③. 塑性变形对金属组织与性能的影响。 位错强化机制、细晶强化机制。④. 冷变形金属在加热过程中的组织与性能变化，回复与再结晶。
6．固态金属中的扩散
扩散现象，机理和条件，扩散定律，影响扩散的因素。
7．钢的热处理①、钢的奥氏体化过程、奥氏体晶粒度及控制；②、钢在冷却时的转变、珠光体、贝氏体、马氏体的组织形貌及性能；TTT曲线与CCT曲线；魏氏组织。③、 退火、正火、淬火、回火的目的、组织与应用；常用钢的热处理规范。
8．工业用钢①. 钢的分类与牌号，合金元素在钢中的作用与影响；②. 常用结构钢、合金工具钢、特殊性能钢的牌号、化学成分、热处理、组织、性能及用途。会合理选材。
9．铸铁材料
灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的牌号、热处理、组织与用途。
试题类型：名词解释题、填空题、简述题、绘图计算题、分析综合题。
具体要求：基本概念与基本原理清楚，并能够利用其计算与分析。 注重基本概念与基本理论的联系，注重各章节的联系和综合。
建议参考书目：
[1]崔忠圻主编. 金属学与热处理原理. 机械工业出版社，1998第一版。哈尔滨工业大学出版社，2004年修订版
[2]崔忠圻主编. 金属学与热处理. 机械工业出版社，1996第一版
[3]石德柯.材料科学基础.机械工业出版社.1999年5月第一版
《物理化学》科目考试大纲
考试科目代码：831
一、概述
物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手探求化学变化基本规律的一门科学，是大学本科化学专业的一门重要基础理论课。课程的主要内容包括化学热力学（统计热力学）、化学动力学、电化学、界面化学与胶体化学等。其中前三部分为重点内容。要求考生熟练掌握物理化学的基本概念、基本原理及计算方法，并具有综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力。在有关的物理量计算和表述中，应注意采用国家标准单位制（SI制）及遵循有效数运算规则。
二、考试的基本要求
下面按化学热力学、统计热力学初步、电化学、化学动力学、界面现象和胶体化学六个部分列出基本要求。
（1）化学热力学
①．热力学第一定律
明确热力学的一些基本概念，如系统、环境、功、热、变化过程等。掌握热力学第一定律和热力学能的概念。 明确可逆过程的意义。掌握U及H都是状态函数以及状态函数的特性。熟练应用热力学第一定律计算理想气体在等温、等压、绝热等典型过程中的U、H、Q和W。会使用生成焓、燃烧焓来计算反应热。能够熟练应用盖斯定律和基尔霍夫定律。了解摩尔等压、等容热容的概念；了解节流过程的特点及焦耳-汤姆逊系数的定义与实际应用。从微观角度了解热力学第一定律的本质。
②. 热力学第二、第三定律
理解热力学第二、第三定律的叙述及数学表达式。掌握热力学第二定律与卡诺定理的联系。理解克劳修斯不等式和熵增原理的重要性。明了S、F、G等热力学函数的定义及物理意义。 熟练掌握典型过程中各种状态函数变化值的原理和方法。会使用各种平衡判据判断变化过程的方向。能够较熟练的使用克拉佩龙方程和克拉佩龙—克劳修斯方程。明了热力学公式的适用条件。 理解热力学基本方程和Maxwell关系式。 了解用热力学基本方程和Maxwell关系式推导重要热力学公式的演绎方法。明确偏摩尔量和化学势的意义。明确规定熵值的意义、计算及其应用。
③．多组分系统热力学
熟悉溶液浓度的各种表示法及其相互关系。理解理想液态混合物、稀溶液与实际溶液三者的区别和联系。掌握拉乌尔定律和亨利定律以及它们的应用。理解理想体系（理想气体、理想液态混合物液、理想稀溶液）中各组分化学势的表达式及其应用。了解逸度和活度的概念及逸度系数、活度系数的简单计算。了解从微观角度讨论溶液形成时一些热力学函数的变化。了解稀溶液依数性公式的推导，以及分配定律公式的推导，了解热力学处理溶液的一般方法。
④.相平衡
明确相、组分数和自由度等概念，理解相律的意义。掌握杠杆规则在相图中的应用，能够利用杠杆规则进行计算，利用相律分析相图。掌握单组分系统和二组分系统典型相图的特点和应用。了解蒸馏和精馏的基本原理。了解相图的绘制及其应用。
⑤．化学平衡
能够从化学势的角度理解化学平衡的意义。明确标准平衡常数的定义。了解等温方程的推导。掌握用等温方程判断化学反应的方向和限度的方法。熟练掌握用热力学方法计算化学反应标准平衡常数。了解范特霍夫等压方程的推导。理解温度对标准平衡常数的影响。会用等压方程计算不同温度下的标准平衡常数。了解压力和惰性气体对化学反应平衡组成的影响，并掌握其计算方法。了解同时平衡原理。掌握反应物平衡转化率及体系平衡组成的计算。
(2)统计热力学初步
理解统计热力学的基本概念。 理解配分函数的定义、物理意义及计算。掌握玻兹曼统计。掌握平动、转动、振动对热力学函数的贡献，及其公式的推导过程。了解定位体系与非定位体系热力学函数的差别。了解玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计。
(3)电化学
了解电解质溶液的导电机理。明确电导率、摩尔电导率的意义及它们与溶液浓度的关系。熟悉离子独立移动定律及电导测定的一些应用。了解迁移数与摩尔电导率、离子迁移率之间的关系。理解电解质活度和离子平均活度系数的概念，并掌握其计算方法。了解强电解质溶液理论（主要是离子氛的概念），并会使用德拜-休克尔极限公式。
熟悉电化学惯用的电极电势名称和符号。熟悉标准电极电势表的应用。对于所给的电池，能熟练、正确地写出电极反应和电池反应。能根据简单的化学反应来设计电池。掌握电极电势及电动势的计算和应用。掌握由电化学数据计算热力学函数的变量。了解电动势产生的机理及电动势测定法的一些应用。
明确极化现象产生的原因、极化的分类、极化的机理。理解超电势、分解电压等概念。了解超电势在电解中的作用。能计算一些简单的电解分离问题。了解金属腐蚀的机理和各种防腐方法。了解化学电源的类型及应用。
(4)化学动力学
掌握等容反应速率的表示方法，明确化学反应速率、反应速率常数、基元反应及反应级数等概念。掌握通过实验建立速率方程的方法。 对于有简单级数的反应如零级、一级和二级要掌握其速率公式（微分式和积分式）的各种特征并能够由实验数据确定简单反应的级数。对三级反应有一般的了解。对三种复杂的典型反应（对峙反应、平行反应和连续反应）要掌握其各自的特点，并对其中比较简单的反应能写出反应速率与浓度关系的微分式。明确温度、活化能对反应速率的影响，理解阿累尼乌斯经验式中各项的含意，会计算Ea、A、k等物理量。掌握由反应机理建立速率方程的近似方法(稳定态近似法、平衡态近似法)。了解链反应机理的特点及支链反应与爆炸的关系。 了解多相反应的步骤，了解催化作用、光化学反应、溶液中反应的特征。 了解简单碰撞理论的基本思想和结果。了解经典过渡状态理论的基本思想、基本公式及有关概念。
(5)界面现象
理解表面张力、表面吉布斯自由能、接触角等概念，了解表面张力与温度的关系。 理解弯曲界面的附加压力产生的原因及与曲率半径的关系。会使用杨-拉普拉斯公式。了解弯曲表面上的蒸气压与平面相比有何不同，熟练掌握定量应用开尔文公式，会用这个基本原理解释常见的表面现象。了解铺展、铺展系数、润湿和Young方程。 了解溶液界面的吸附及表面活性物质的作用，了解表面活性剂的特点、作用及大致分类。理解Gibbs吸附等温式。了解物理吸附与化学吸附的含义和区别。掌握Langmuir单分子层吸附模型和吸附等温式。对弗伦德利希等温式、BET多分子层吸附等温式有初步了解。
(6)胶体化学
了解胶体分散体系的基本特性，了解胶体的制备方法。 了解胶体的若干重要性质(Tyndall效应、Brown运动、沉降平衡、电泳和电渗)。 明确胶团的结构和扩散双电层等概念。理解电解质对溶胶和高分子溶液稳定性的作用，会判断电解质聚沉能力的大小。 了解乳状液的类型及稳定和破坏的方法。了解大分子溶液与溶胶的异同点。了解什么是唐南平衡，如何较准确地用渗透压法测定电离大分子物质的相对分子质量。
参考书目：
1.《物理化学》，天津大学物理化学教研室编，高教出版社，第四版，上下册
2.《物理化学》，傅献彩，沈文霞，姚天扬编，高教出版社，第四版，上下册，
《材料成形原理》科目考试大纲
考试科目代码：881
适用招生专业：材料物理与化学，材料学，材料加工工程
考试主要内容：
1. 液态金属的结构和性质
金属在加热时的结构、性质变化。液态金属（合金）的流动性，充型能力及流变成形的基本概念。
2. 液态金属凝固热力学和动力学
液态金属凝固的热力学条件，均质形核，异质形核和纯金属的长大。
3. 液态金属凝固过程中的传热、传质
傅立叶导热微分方程，凝固过程中的传热、传质、铸件的温度场。铸件凝固时间的计算。
4. 金属的结晶、结晶组织及其控制
铸件宏观凝固组织的特征及形成机理。成分过冷对单相合金凝固过程的影响，铸件宏观凝固组织的控制。共晶合金的凝固，定向凝固技术，快速凝固技术。
5. 材料成形过程中的化学冶金和质量控制
液态成形过程中的应力、变形和裂纹，气孔和夹杂，缩孔与缩松，化学成分的不均匀性。液态金属与气体界面、熔渣和铸型界面的反应，合金化。
6. 应力, 应变分析
点的应力、应变状态，等效应力、应变，平面应力、应变问题等基本概念。主应力、主剪应力和最大剪应力的计算以及应力平衡微分方程，小变形几何方程和虚功原理。
7. 屈服准则
屈服准则的概念，屈雷斯加（Tresca）屈服准则，米赛斯（Mises）屈服准则。两种屈服准则的异同和屈服准则的参数表达式。
8. 塑性应力—应变关系（本构方程）及真实应力——应变曲线
弹性应力—应变关系，塑性变形时的应力－应变关系的特点，真实应力、应变（对数应变），掌握真实应力－应变曲线的绘制。塑性变形的增量理论，塑性变形的全量理论，最大塑性功原理。
9. 金属的塑性和塑性变形
塑性、塑性指标和金属的超塑性，影响塑性的因素，提高金属塑性的主要途径。
10. 塑性成形中的摩擦
金属塑性成形中摩擦的特点和影响，库仑摩擦条件，常摩擦条件。
11. 主应力法, 滑移线法, 上限法
主应力法、滑移线法、上限法的基本原理，掌握相关的基本概念和解题方法。
12. 焊接成形热过程
焊接温度场的概念及其影响因素;焊接热循环的概念及其主要参数的测试与计算。
13. 焊接化学冶金过程
焊接化学冶金过程的特点, 焊接区的气体及其对金属的作用, 熔渣及其对金属的作用。
14. 焊接接头组织及性能的变化
熔池凝固的特点及结晶形态。焊缝金属的不均匀性。焊缝固态相变后组织与性能的关系。焊接热影响区的组织与性能。
15. 焊接成形技术
典型焊接方法的基本原理和技术特点; 焊接冶金缺陷的种类, 基本特征;常用金属材料的焊接性要点。焊接应力与变形的形成原因,影响因素及防止措施。
建议参考书目：
《材料成形原理》，陈平昌 等主编，机械工业出版社（任一版本）
《冶金原理》科目考试大纲
考试科目代码：864
适用招生专业：有色金属冶金、冶金物理化学
考试主要内容：
1.Al2O3-SiO2-CaO三元系相图
初晶液相面、共晶线包晶线及组成点冷却过程的分析
2.化合物离解生成反应
离解压的计算、离解生成反应平衡图的分析、化合物相变与离解生成反应ΔGө-T关系式的斜率变化之间的关系
3.C的燃烧热力学
C-O系发生的反应、C气化反应的热力学分析
4.CO还原金属氧化物
还原反应热力学分析、用CO进行选择性还原金属氧化物时还原条件的计算
5.固体C还原金属氧化物
还原温度在1000°C以下时还原反应的热力学分析、还原温度在1000°C以上时还原反应的热力学分析
6.气固反应动力学
完整的气固反应机理模型、气固反应所经历的环节、反应处于扩散区动力学区混合区的含义、金属氧化过程动力学方程式的推导
7.粗金属的精炼
区域精炼的原理分析、氧化精炼的原理分析
8.Cu-H2O系ε-pH图
ε-pH图中物质稳定区、Cu2O浸出反应条件的选择
9.电解过程
阳极反应、阴极反应、极化、电极反应动力学、电解时实际电极电位的计算、阴极上离子析出的顺序
建议参考书目：
[1]《有色冶金原理》，傅崇说主编，冶金工业出版社（任一版本）
[2]《有色冶金原理》，黄兴无主编，冶金工业出版社（任一版本）
博士《材料研究方法》科目考试大纲
考试科目代码：3813
适用招生专业：材料物理与化学，材料学，材料加工工程
考试主要内容：
1．物理学基础 粒子与波；原子分子与光谱；光与物质的相互作用；带电粒子与物质的相互作用；衍射与成像。
2．晶体学基础 晶体及其对称性；布拉菲点阵；弥勒指数；晶面间距及其夹角；倒易点阵及其矢量；广义晶面与晶带；晶体投影；晶体衍射理论。
3．光学分析 光学显微分析：反光显微镜，偏光显微镜；相衬显微镜，干涉显微镜，高温显微镜；近场光学显微镜；低倍观察与定量金相；显微摄影与图像分析。
4．X射线分析 X射线及其性质；X射线衍射原理；X射线衍射分析；X射线光谱分析；X射线荧光仪； 电子探针X射线显微分析仪。
5．电子分析 透射电子显微分析；扫描电子显微分析；电子表面分析；低能电子衍射；俄歇电子能谱；X射线光电子能谱（XPS）；探针扫描显微分析。
6．离子分析 质谱分析；离子表面分析；场离子显微镜。
7．热学分析 差热分析；扫描量热分析；热重分析。
8．其他核分析 正电子湮没技术；中子衍射；穆斯堡尔谱仪。
建议参考书目：
左演声，陈文哲，梁伟.《材料现代分析方法》,北京:北京工业大学出版社，2000.
博士《材料物理与化学》科目考试大纲
适用招生专业：材料物理与化学，材料学，材料加工工程
特别提示：
一、考试内容
1.晶体结构
晶体结构的基本类型、实际的晶体结构、倒格子空间及布里渊区
2.材料的电性能
自由电子理论，能带理论，半导体
3.材料的热学性能
声子，一维原子链的振动，热容及其相关的模型，热膨胀
4.材料的磁性能
各类磁性材料的磁化率与温度的关系，铁磁理论
5.材料的光学性能
光与固体的相互作用
6.扩散与固态相变
扩散定律、扩散机制、影响扩散的因素；固态相变的分类和机理，固相反应
二、建议参考书
[1]《固体物理导论》，C. 基泰尔著，项金钟、吴兴惠译，北京：化学工业出版社，2005
[2]《材料物理导论》，熊兆贤著， 北京：科学出版社，2002
[3]《材料化学导论》，唐小真等，北京：高等教育出版社，1997
博士《金属物理》科目考试大纲
考试科目代码：3812
适用招生专业：材料物理与与化学，材料学，材料加工工程
特别提示：
一、考试内容
1 晶体结合与金属电子理论概略
1.1 原子理论与自由原子的电子结构
经典理论的的困难、量子论、现代原子理论的原理、量子力学与波动方程，量子数，
核外电子排布规律等
1.2 晶体的结合
原子间互作用势的普遍规律、结合能、原子间作用力的由来，平衡距离ro附近的性
质、晶体结合类型与结合键等。
1.3晶体中的电子状态
经典电子理论及缺陷、自由电子的量子理论、能级与状态密度、电子排布与费米能，
电子比热，能带论及周期场效应，能隙与布里渊区，紧束缚近似，能带论的应用。
2 点缺陷与位错理论基础
2.1晶体缺陷的概念及位错理论的历史发展
2.2 点缺陷的性质与平衡浓度计算
2.3 位错类型与几何性质
基本类型与特征，柏氏矢量的性质与确定、位错密度与常见组态、初步应用。
2.4 位错的弹性性质——应力场与应变能
直刃、螺型位错的应力场与应变能计算、混合位错的应力与应变能计算、位错的线
张力
2.5 位错的点阵模型——P—N模型
P—N模型位移场、应力场及能量、错排能与P—N力等
2.6位错—位错间的弹性交互作用
位错受力，Mott-Nabarro公式及peach-Koehler公式、两平行刃位错、螺位错之间交
互作用
2.7位错的塞积群——在同一滑移面上平行位错间的弹性交互作用
塞积群中位错的分布、塞积群对障碍的作用力、塞积群在晶体中所造成的应力场及
种种效应等。
2.8位错与溶质原子的弹性交互作用
位错与球形对称畸变溶质原子交互作用的处理,柯氏气团的形成与结构.，柯氏气团的稳定条件,
2.9 位错的运动与交截
基本形式,保守与非保守运动,扭折与割阶,刃位错、螺位错的相互交截等.
2.10 位错的来源与消除
位错的各种来源，F—R机制及双交滑移增殖机制，位错的消除等
2.11 面心立方金属中的位错组态
全位错与不全位错，位错反应，堆垛层错与扩展层错,Thompson记号，面角位错与位错网络，空位聚集形成位错与层错四面体等。
3 固态金属中的扩散
3.1扩散现象，研究方法，固体中的原子扩散途径等。
3.2 扩散定律
FICK I律及意义， FICK II律及意义
3.3 扩散方程的解 (D与浓度无关)
Fick I律解, Fick II律解与应用(薄膜解、Grube解、傅里叶解)
3.4 扩散方程的解（D与浓度有关）
互扩散系数，Baltzmann-Matano解等
3.5 固溶体中的互扩散
kirkendall 效应及意义，达根方程等
3 .6 扩散的热力学理论
驱动力、迁移率、D的微观表达式、上坡扩散及其例
3.7 扩散的原子理论
扩散机制、无规行走与扩散距离、扩散的Arrherius方程，D和微观表达式、不同晶体结构D的具体表达式、短路扩散等。
二、建议参考书
1、 汪复兴，《金属物理》，机械工业出版社，1981年
2、 余宗森，《金属物理》，冶金工业出版社，1982年
3、 冯 端，《金属物理学》，第一卷，科学出版社，1997年
