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I.考試性質
材料科學與工程基礎是中南大學材料學院招收碩士研究生而設置的具有選拔性質的全國統一入學考試科目，其目的是科學、公平、有效地測試學生掌握大學本科階段材料科學的基本知識、基本理論，以及運用基礎知識分析和解決問題的能力。由于本學科涉及的研究方向比較多，既有共同基礎，又有不同的學科專業基礎課，因此本課程采取公共部分加模塊的考試方式。
II.考查目標
要求考生：
(1)準確地再認或再現學科的有關知識。
(2)準確、恰當地使用本學科的專業術語，正確理解和掌握學科的有關基本原理。
(3)能將材料科學的基本原理應用于實踐，運用有關基本原理，分析和解釋材料組織與性能的變化。
Ⅲ.考試形式和試卷結構
1、試卷滿分及考試時間
本部分本試卷滿分為150分，考試總時間為180 分鐘
2、答題方式
答題方式為閉卷，筆試。
3、試卷內容結構
公共部分為50分，材料科學基礎、X射線衍射方法與技術、高分子材料、無機非金屬材料、金屬塑性加工原理五個模塊各100分。公共部分每個考生必答，五個模塊中考生可以選擇其中任何一個模塊作答。
公共部分
I.考試科目
《材料科學基礎》晶體結構與二元相圖部分
II.考查目標
考查不同材料研究方向的學生對材料科學最基本的晶體結構與二元相圖方基本面的知識的掌握程度。
III、考查內容
(一)固態材料的結構
1.原子間的鍵合方式：離子鍵、共價鍵、金屬鍵等
2.晶體學基本知識：晶體特征、空間點陣、晶胞、晶體結構、晶面指數、晶向指數等
(二)二元相圖及合金的凝固組織
1.相律、三相反應式與反應性質、杠桿定律、相區接觸法則等
2.根據相圖分析材料平衡凝固與非平衡凝固組織或固態相變組織等
3.二元相圖熱力學
模塊部分
模塊一、材料科學基礎
I.考試科目
《材料科學基礎》科目考試涵蓋如下兩門課程內容：
1)材料科學基礎
2)金屬材料熱處理
II、考查目標
材料科學基礎(晶體結構、晶體缺陷、凝固基本原理、二元合金相圖及合金的凝固、三元合金相圖及合金的凝固、固態材料中的擴散、冷變形金屬的回復再結晶與熱加工)—— 約60%
金屬材料熱處理(基體無多型性轉變的均勻化退火、回復再結晶退火、固溶淬火、時效以及鋼鐵退火、淬火、回火時的組織與性能)—— 約40%
III.考查內容
(一)固態材料的結構
1.典型固態材料中的原子間鍵合方式
2.純金屬的晶體結構
3.合金相結構：固溶體、金屬間化合物等
(二)空位、位錯與界面
1.空位
2.位錯：基本類型與特征、柏氏矢量、位錯的運動、位錯應力場與受力、位錯萌生與增殖、實際晶體位錯組態
3.界面：晶界、相界、多晶與復合材料中的界面
(三)材料凝固
1.金屬液態結構與性能特點
2.結晶基本規律
3.形核與長大
4.結晶理論應用
(四)二元相圖及合金的凝固組織
1.含義、杠桿定律
2.勻晶相圖及固溶體合金平衡凝固與非平衡凝固組織
3.共晶相圖及共晶系合金平衡凝固與非平衡凝固組織
4.包晶、偏晶相圖及相應系合金平衡凝固
5.形成化合物的二元相圖
6.Fe-C相圖及其組織轉變分析
(五)三元及合金的凝固組織
1.表示方法、重心法則、杠桿定律
2.勻晶三元相圖、相應等溫和變溫截面及凝固過程
3.簡單三元共晶相圖、相應等溫和變溫截面及凝固過程
4.包共晶三元相圖、具有三元包晶反應的三元相圖及凝固過程
(六)固態材料中的擴散
1.擴散方程：菲克第一定律、菲克第二定律
2.擴散機制、影響擴散的因素
3.擴散熱力學：驅動力、上坡擴散
4.固溶體中擴散及反應擴散
(七)材料變形
1.單晶體與多晶體塑性變形
2.單相固溶體及復相合金塑性變形
3.金屬冷加工后組織與性能特點
(八)金屬材料的強韌化
(九)基體無多型性轉變的均勻化退火與再結晶退火
1.鑄態合金的組織與性質特點
2.均勻化退火過程中的組織性能變化
3.冷變形金屬加熱退火過程中組織性能變化
4.回復退火
5.再結晶退火
6.二次再結晶
7.退火織構
(十)基體無多型性轉變的淬火及時效
1.固溶處理
2.過飽和固溶體脫溶轉變
3.脫溶序列
4.時效后的組織特征與性能變化
(十一)鋼的退火、淬火和回火
1.鋼在加熱時的奧氏體相變
2.冷卻時的轉變(珠光體轉變)
3.退火及正火工藝
4.馬氏體轉變
5.淬火馬氏體在回火時的轉變
6.貝氏體轉變及等溫淬火
7.鋼鐵表面淬火與滲碳
IV.復習參考教材
[1]《材料科學基礎》，鄭子樵主編，中南大學出版社
[2]《金屬熱處理》，李松瑞等編寫，中南大學出版社
模塊二、X射線衍射方法與技術
I.考試科目
X射線衍射方法與技術
II.考查目標
X射線衍射科考試涵蓋X射線物理、晶體學基礎、衍射方向和衍射方法、衍射強度理論、粉末衍射實驗技術和物相分析。要求考生：
1) 掌握X射線的產生方法、與物質的相互作用及其在衍射實驗中的作用與影響
2) 掌握晶體學基本知識。包括晶體結構、點陣、倒易點陣、晶體對稱性。
3) 掌握X射線衍射原理。包括衍射方向、衍射強度理論。
4) 掌握衍射方法和衍射儀的結構與操作。
5) 掌握物相分析的原理、方法。并能夠運用各種分析方法來進行材料方面的研究工作。
Ⅲ.試卷內容結構
1) X射線物理、晶體結構 20%
2) 衍射理論與方法 40%
3) 物相分析及其應用 40%
Ⅳ.試卷題型結構
1)填空題或簡單問答題 20分
2)理論綜合 40分
3)問答或計算 40分 40分
Ⅴ.考查內容
(一)X射線物理
考查X射線產生的方法、與產生條件的關系，與物質的相互作用及其在衍射實驗中的應用與影響。
(二)晶體學基本知識
考查晶體學基礎知識，包括與X射線衍射實驗相關的必備知識：倒易點陣、空間群理論。
(三)X射線衍射方向理論
考查勞厄方程、布拉格方程、矢量方程、厄瓦爾德圖解法。并能運用這些理論建立實驗方法，解釋實驗現象，
(四)X射線衍射強度理論
考查衍射強度的產生原因和方法、解釋衍射強度各因素的影響原因、方法，并運用強度理論解釋實驗現象，計算物相含量。
(五)X射線衍射方法
根據衍射方向理論建立單晶、多晶衍射衍射方法。
(六)粉末X射線衍射儀
掌握粉末衍射儀的整體構造以及各部件的功能，根據衍射理論解釋和設計實驗參數。并能對實驗數據進行基本處理。
(七)X射線物相分析
掌握物相定性分析的原理、方法和實驗步驟，掌握K值法、絕熱法以及殘余奧氏體測量的定量方法，并運用這些方法解決實際問題。
VI.復習參考教材
《晶體X射線衍射學基礎》，李樹棠，冶金工業出版社
模塊三、高分子材料
I.考查內容
一、聚合反應
1. 逐步聚合反應;包括線型縮聚、克羅瑟斯方程、非線型聚合、凝膠化現象
2. 鏈式聚合反應，包括自由基聚合反應、離子聚合、配位聚合、活性聚合、開環聚合;
3. 聚合實施方法;高分子的化學反應。
二、高分子的結構
1. 高分子的多分散性，分子量及其分布;
2. 高分子的鏈結構及凝聚態結構，包括晶態、非晶態、液晶態。
三、高分子溶液及多組分體系
1. 高分子溶液理論;
2. 高分子共混;
四、聚合物的性能
1. 聚合物的屈服和斷裂;
2. 聚合物的高彈性與黏彈性;
3. 聚合物的電學性質、聚合物的光學性質。
五、主要聚合物材料
1. 主要聚合物的制備方法、性能;
2. 功能高分子材料;
II. 復習參考資料
[1] 盧江、梁暉，《高分子化學》第二版，北京，化學工業出版社，2009年
[2] 何曼君，張紅東，陳維孝，董西俠，《高分子物理》第三版，復旦大學出版社，2006年
模塊四、無機非金屬材料
I.考查內容
一、晶體化學基礎
4. 原子核外電子排布與原子軌道近似能力;
5. 原子間的鍵合、無機非金屬晶體結構與多面體間隙;
6. 硅酸鹽晶體的結構特征。
二、固溶體材料、晶體點缺陷與缺陷化學
3. 固溶體的概念及分類，影響固溶度的影響因素;
4. 固溶體溶的組分缺陷：陽離子空位、陰離子空位;固溶體的特性及應用;
5. 點缺陷的幾何組態，點缺陷的缺陷化學反應;
6. 固溶體點缺陷在半導體、離子導電體中的應用分析;
7. 非化學計量化合物及其缺陷化學。
三、材料中的擴散與相變
3. 擴散的概述、擴散動力學方程、固體擴散的微觀機制、擴散系數、影響擴散系數的因素;
4. 固體中的擴散、非化學計量氧化物中的擴散，擴散的應用實例;
5. 相變的含義、相變的分類及不同類型的相變介紹、相變過程的不平衡狀態及亞穩區;
6. 相變過程中的成核長大的基本原理、相變機理與應用分析舉例：微晶玻璃、單晶生長;
7. 固態相變的基本特征;新相成核的基本原理(均勻成核、非均勻成核、成核率);
8. 無機非金屬材料的相變及應用分析：BaTiO3的晶型轉變、SiO2的晶型轉變與應用、ZrO2的晶型轉變與陶瓷增韌。
四、熔體與玻璃體
4. 熔體的含義、熔體的結構及其結構理論、熔體的性質;
5. 玻璃的通性、玻璃形成的熱力學條件、動力學條件與結晶化學條件;
6. 玻璃的結構學說。
五、固相反應與燒結
3. 固相反應動力學，固相反應影響因素;
4. 燒結的概述、固態燒結的推動力及燒結機理;
5. 固態燒結機理、燒結動力學分析;
6. 液態燒結機理及其分析;
7. 燒結過程中的晶粒生長與二次再結晶;
8. 影響燒結狀態的因素;陶瓷燒結狀態分析
II. 復習參考資料
[1] 宋曉嵐、黃學輝，無機材料科學基礎，北京，化學工業出版社，2006年
[2] 曾人杰，《無機材料化學》，廈門大學出版社，2004
[3] 賀藴秋 等，無機材料物理化學，北京，化學工業出版社，2005年
模塊五、金屬塑性加工原理
材料加工模塊：
I.考試科目
金屬塑性加工原理
II.考查目標
金屬塑性加工原理考試涵蓋塑性加工力學、塑性加工材料學的內容。塑性加工力學包括變形形體應力與應變分析，塑性物性方程、塑性加工力學求解;金屬及合金的塑性變形機理，金屬在塑性加工中組織結構(織構)與性能變化規律，金屬在塑性加工中塑性行為、摩擦與潤滑、不均勻變形、斷裂，以及金屬強韌性控制等。要求考生：
(1)理解金屬塑性加工過程的熱力學條件及應力應變分析的基本概念和基本理論。掌握各種基本變形力學方程，能推導典型塑性加工問題的應力與應變計算公式。
(2) 掌握金屬在塑性加工過程中金屬的塑性、變形抗力、斷裂等與加工條件的關系。能按照要求或給定公式進行變形程度、應變速度、工件尺寸與變形力能參數等計算。
(3)理解塑性加工過程中金屬變形的微觀與宏觀的基本規律，掌握金屬在塑性加工過程中金屬的塑性、不均勻變形、斷裂等的基本規律。
(4)理解金屬塑性加工過程組織結構(織構)與性能變化的基本概念、基本規律，掌握金屬在塑性加工過程中強韌性能控制的基本概念、基本規律、基本方法。
(5)根據所學知識，對金屬的流動、產品質量等有關因素進行相應分析，能基本制定或選擇出優質、高產、低消耗的生產工藝。
Ⅲ.試卷內容結構
塑性力學基礎及其力學求解 約10%
金屬塑性變形機理與塑性行為 約20%
金屬塑性變形組織演變與性能 約20%
金屬塑性流動、不均勻變形與潤滑 約30%
金屬塑性加工過程中的強韌性能控制與斷裂 約20%
Ⅳ.考查內容
1、塑性力學基礎及其力學求解
(1)塑性力學基礎
應力與應變狀態概念與表示，應力及應變不變量，應力與應變主軸;應力張量分解及其物理意義;應力平衡微分方程、幾何方程、相容性方程(連續性方程)、塑性變形體積不變條件;變形力學圖及其在塑性加工中的應用。
(2)塑性物性方程
金屬塑性變形過程四個力學特點及其對于塑性加工的意義;
塑性條件方程的定義、典型塑性條件方程及其在塑性加工中的應用;
加工硬化與后繼屈服、塑性加載與卸載準則、加載路徑;
塑性加載過程的應力與應變關系：增量理論、塑性流動法則和全量理論;
變形抗力與變形抗力曲線、影響變形抗力的因素，變形抗力曲線在塑性加工中的應用。
(3)塑性問題求解
工程法(切塊法)的思想，運用典型工程法求解分析軋制、擠壓、鍛造加工過程的力學問題;
能量法的求解思路。
2、金屬塑性變形機理與塑性行為
(一)金屬塑性變形的機理
(1)滑移與塑性變形
常溫下塑性變形的主要方式，滑移的表象學，掌握滑移系、滑移的臨界分切應力和滑移時晶體的轉動、多滑移與交滑移;
(2) 孿生與塑性變形
孿生的晶體學和孿生變形的特點。
(3) 多晶體塑性變形及非晶體學塑性變形機制
晶界對多晶體金屬的塑性變形的影響，固溶體合金的塑性變形特點，多相合金的塑性變形特點，相圖在塑性加工中的應用。
金屬的高溫塑性變形的非晶體學機制，超塑性的概念、分類及產生條件。
(二)金屬的塑性行為
(1) 金屬塑性指標與成形性能
金屬塑性的概念及測定方法，成形性能的表征方法與影響因素。
(2) 塑性圖及其應用
影響塑性因素、塑性圖及提高塑性途徑;塑性圖及其在塑性加工中的應用。
3、金屬塑性變形組織演變與性能
(一)塑性變形過程顯微組織演變與性能
(1)冷變形顯微組織演變與性能
冷加工金屬組織結構、能量、性能變化的基本規律，亞晶強化、加工硬化的概念和本質原因。
加工硬化在塑性加工中的利弊，掌握影響加工硬化的因素。
(2) 熱變形組織演變與性能
金屬的動態回復與動態再結晶概念。
金屬的熱加工、冷加工、溫加工的概念，掌握熱加工溫度的制訂，掌握熱加工后的組織與性能變化規律，第二類動態再結晶圖在塑性加工總的應用。
冷加工纖維組織和熱加工的“帶狀組織”的異同，塑性變形中的熱效應及溫度效應。
(3)變形金屬退火組織演變與性能
冷變形金屬加熱時可能的回復、再結晶與晶粒長大三個過程及三個過程的性能變化規律。
冷變形—退火循環的作用，退火的作用/分類，回復組織結構和性能的變化規律，掌握回復退火的應用。
再結晶組織結構和性能的變化規律，影響再結晶晶粒大小的因素，如何控制再結晶退火后金屬性能，第一類再結晶全圖及其應用。
(4)形變熱處理
形變熱處理強化概念、分類方法，各類形變熱處理的基本工藝特點、適用范圍、滿足的條件等。
(二)金屬塑性加工中的織構與各向異性
(1) 織構的基本概念與表征
取向(差)概念與表征，織構概念，織構的表征。
(2) 織構與塑性各向異性
Schmidt定律，位錯滑移與應變張量之間的關系。
(3) 塑性加工過程中的織構及其影響
變織構，再結晶織構，織構對金屬性能的影響規律，織構的工程應用。
4、金屬塑性流動、不均勻變形與潤滑
(一)金屬塑性變形宏觀流動規律與不均勻變形
(1)塑性變形宏觀流動規律
金屬塑性變形的宏觀規律，變形特點，金屬質點流動的基本規律，自由變形理論及最小阻力定律。
(2) 塑性加工過程中的不均勻變形
不均勻變形的典型現象、產生原因和后果，減輕不均勻變形的措施。
(3) 塑性加工過程的附加應力與殘余應力
基本應力，附加應力，工作應力，殘余應力的概念，附加應力產生的原因及后果，消除或減輕殘余應力的措施;塑性加工諸方法(軋制、拉拔、擠壓等)的應力與變形特點。
(二)金屬塑性加工過程中的摩擦與潤滑
(1) 塑性加工中摩擦
塑性加工中摩擦特點、分類，摩擦機理; 塑性加工中摩擦利和弊;摩擦系數的因素及摩擦系數的測定方法;塑性加工的常摩擦系數與常摩擦力定律。
(2) 塑性加工中的潤滑
掌握塑性加工中潤滑機理及選擇潤滑劑的原則和方法;了解近代潤滑方法改進對產品質量的影響。
5、金屬塑性加工過程中的強韌性能控制與斷裂
(一)金屬塑性加工過程中的斷裂
斷裂的定義、基本過程、斷裂的分類。
金屬的理論斷裂強度概念，脆性斷裂裂紋的形核模型，韌-脆轉變溫度概念、影響因素。
延性斷裂典型方式，多晶體金屬韌性斷裂的典型斷口特征，韌性斷裂特點。
金屬塑性加工中斷裂的原因分析及對策。
(二)金屬塑性加工與強韌化
強韌化概念，金屬強化機制與途徑，韌性概念，韌化原理，改善金屬材料韌性途徑，強化同時的韌化，工業生產中金屬的強韌性能的控制。
V. 復習參考資料
[1]《金屬塑性加工原理》，彭大暑編，中南大學出版社
[2]《有色金屬材料加工》，劉楚明編，中南大學出版社
原標題：中南大學2025年全國碩士研究生入學考試 《材料科學與工程基礎》考試大綱
文章來源：https://mse.csu.edu.cn/info/1024/4219.htm
