天津师范大学 2026 年硕士研究生招生考试

自命题科目考试大纲

考试科目：842材料科学基础

适用专业：材料工程

一、考试要求

本科目主要考核学生对材料科学基本概念、基本原理和基础理论的掌握程度；考核学生运用理论知识分析、解决材料组成、结构、性能、制备工艺间相互关系的基本问题的能力。

二、考试形式

（一）主要题型包括：名词解释、简答题和论述题；

（二）考试形式为闭卷、笔试；

（三）考试时间为3小时。

（四）满分150分。

（五）试卷题型结构：

1.名词解释（50分），共10题；

2.简答题（50分），共5题；

3.论述题（50分），共2题。

三、考试内容

（一）材料结构基础

1.原子结构与键合

要求：掌握四种主要化学键（离子键、共价键、金属键、分子键）的本质、特征及其对材料性能（如熔点、硬度、导电性）的影响。

重点：键能-熔点-模量之间的关系。

2.晶体学基础

要求：

掌握空间点阵、晶胞、晶系、布拉菲点阵等基本概念。

熟练掌握晶向指数 [uvw] 和晶面指数 (hkl) 的标定方法。

理解晶带定律。

掌握晶面间距计算公式及其应用。

重点：立方晶系晶向、晶面指数的求法和相互关系。

3.金属的晶体结构

要求：

掌握三种典型金属晶体结构（体心立方BCC、面心立方FCC、密排六方HCP）的原子位置、配位数、致密度、间隙类型和位置。

会计算晶胞原子数、致密度、点阵常数与原子半径的关系。

重点：FCC和BCC结构中最重要间隙（八面体间隙、四面体间隙）的位置和半径计算。

4.合金相结构

要求：

理解固溶体（置换式、间隙式）的概念、影响固溶度的因素（Hume-Rothery规则）。

掌握金属间化合物（正常价化合物、电子化合物）的特点。

重点：固溶体和化合物的区别。

（二）晶体缺陷

1.点缺陷

要求：掌握空位、间隙原子的概念、平衡浓度公式及其意义，了解过饱和点缺陷的产生及其作用。

2.位错（核心重点）

要求：

掌握位错的基本类型（刃型位错、螺型位错、混合位错）及其柏氏矢量（Burgers Vector）的特性。

理解柏氏矢量的物理意义和守恒性。

掌握位错的运动（滑移、攀移）、位错增殖（Frank-Read源）和塞积。

掌握作用在位错线上的力（Peach-Koehler公式的概念）、位错线张力。

了解位错之间的相互作用（反应、交割）。

重点：柏氏矢量的确定、位错滑移的判断、位错反应的条件（矢量守恒、能量降低）。

3.面缺陷

要求：掌握晶界（小角度晶界、大角度晶界）和相界的定义与分类。

掌握孪晶界、堆垛层错的概念。

重点：晶界对材料性能的影响。

（三）固体中的扩散

要求：

掌握扩散的宏观定律（菲克第一定律、菲克第二定律）及其应用（稳态扩散、非稳态扩散）。

理解扩散的微观机制（空位机制、间隙机制），会计算扩散系数 D = D0 exp(-Q/RT)。

理解影响扩散的主要因素（温度、晶体结构、成分等）。

重点：菲克定律的应用（如渗碳过程的计算），阿伦尼乌斯公式的应用。

（四）材料的形变与再结晶（核心重点）

1.材料的塑性变形

要求：

掌握单晶体滑移的本质（临界分切应力定律）、滑移系概念及其对塑性的影响（FCC/BCC/HCP结构的滑移系比较）。

掌握多晶体塑性变形的特点（晶界阻碍、协调变形）。

理解加工硬化的现象、位错解释。

重点：临界分切应力定律的计算，加工硬化曲线分析。

2.回复与再结晶

要求：

掌握冷变形金属在加热过程中的变化（回复、再结晶、晶粒长大）。

理解再结晶温度的定义及影响因素。

掌握再结晶晶粒大小的控制因素。

了解热加工与动态回复、动态再结晶的概念。

重点：区分回复、再结晶和晶粒长大过程中组织、性能和驱动力的变化。

（五）相图与相变基础

1.相平衡与相律

要求：掌握相、组元、自由度、相律（f = C - P + 2）的概念及应用。

2.二元相图

要求：

掌握匀晶、共晶、包晶、共析型相图的几何规律、相图分析（相区分布、冷却过程分析、杠杆定律计算）。

理解成分过冷的概念及其对晶体生长形态的影响。

了解铁碳合金相图（重点：包晶、共晶、共析反应），掌握典型成分（亚共析钢、共析钢、过共析钢）的平衡冷却过程及室温组织，会计算室温组织组成物和相组成的相对含量。

重点：杠杆定律的应用，冷却过程组织变化分析，铁碳相图是重中之重。

3.三元相图基础

要求：了解成分三角形、直线法则、重心法则等基本知识，能看懂简单三元共晶相图的投影图。

4.固态相变基础

要求：了解扩散型相变（如脱溶沉淀）和无扩散型相变（如马氏体相变）的基本特点。

四、参考书目

[1]《材料科学基础》，主编： 胡赓祥，蔡珣，戎咏华，上海交通大学出版社，2011年版。

       [2]《材料科学基础》，主编：潘金生、仝健民、田民波，清华大学出版社，2011年版。