哈工大材料院研究生招生简章

2008年硕士研究生入学考试大纲

考试科目名称：材料科学与工程基础 考试科目代码：840

“材料科学与工程基础” 为材料科学与工程一级学科考试科目，答题时间为180分钟，共150分，内容分为两部分。diyi部分为公共知识部分，内容为“大学物理学”，占50分；第二部分为选答题部分，占100分，选答题部分分为六组，考生根据选报的二级学科或研究方向选择六组试题中的之一。

公共知识部分考试大纲

“大学物理学（必答）”部分考试大纲
一、考试要求
“大学物理学”部分满分为50分，是报考哈尔滨工业大学材料科学与工程学院各二级学科考生必答部分。大学物理学考题主要包括力学、热学和电磁学三大部分，主要参考教材为张三惠主编《大学物理学》（diyi～三册，清华大学出版社出版）。
大学物理学试题部分的基本要求是：（1）物理概念清晰，理解并掌握力学、热学和电磁学的基本物理原理和方法；（2）能够利用物理学的基本原理和方法解决相关的物理问题。
二、考试内容
1）力学部分
a:动量与角动量：质点系的动量定理，动量守恒定律，质心运动定理，质点及质点系角动量定理及守恒定理。
b:功和能：保守力与势能、机械能守恒定律，碰撞。
2）热学部分
a:气体动理论：温度的微观意义，能量均分定理，麦克斯韦速率分布定律，气体分子平均自由程。
b:热力学diyi定律：功、热量和热力学diyi定律，热容，绝热过程，卡诺循环。
c:热力学第二定律：热力学概率与自然过程的方向，热力学第二定律及其微观意义，玻耳兹曼公式及熵增加原理。
3）电磁学部分
a:静止电荷的电场：库仑定律与叠加原理，电通量及高斯定理，静电场分布。
b:静电场中的电介质：电介质的极化，电容器及其电容。
c:磁力：磁与电荷运动，磁场与磁感应强度，带电粒子在磁场中的运动。
d:磁场中的磁介质：原子磁矩，磁介质的磁化。
三、试卷结构
a）满分：50分
b）题型结构
a:概念及简答题（40%）
b:论述题（60%）
c）内容结构
a:力学（30%）
b:热学（30%）
c:电磁学（40%）
四、参考书目
《大学物理学》（diyi～三册），张三惠主编，清华大学出版社

选答题部分考试大纲

diyi组：“材料结构与力学性能（选答）”部分考试大纲
(材料学学科，金属材料与陶瓷材料方向选答部分；材料物理与化学学科，材料物理与化学方向)

一、考试要求
试卷内容分为两部分：diyi部分为材料结构与缺陷；第二部分为材料力学性能。
材料结构与缺陷部分的基本要求是应考者需全面掌握晶体材料结构及其缺陷的基本概念、基本规律、基本原理，要求能灵活运用材料结构与缺陷的基本理论综合分析材料结构与性能的相关性。
材料力学性能的基本要求是：(1)理解并掌握材料弹性变形、塑性变形与断裂等基本力学行为的宏观规律及微观本质，并进一步了解应力状态、试样几何因素以及环境因素对材料力学行为的影响；(2)熟悉材料常用力学性能指标的意义、测试原理、影响因素及其应用范围，具有按照实际工作条件和相关标准、规范等正确选择试验方法和指标进行材料测试、评价及选择材料的能力，并了解改善材料力学性能的基本方法和途径。
二、考试内容
1）材料结构与缺陷部分
a:晶体学基础：原子的结合键、结合能；结合键的特点、与性能的关系；晶体学的基本概念；晶面指数、晶向指数的标定；晶面间距的计算；晶体的对称性。
b:晶体结构：典型纯金属的晶体结构；合金相的晶体结构；离子晶体结构；共价晶体结构；亚稳态结构。
c:晶体缺陷：晶体缺陷的分类、结构、表征、运动特性；空位和间隙原子形成与平衡浓度；位错的基本类型与表征、位错的运动与增殖、位错的弹性性质、实际晶体中的位错；界面、相界、孪晶界；位错及位错与其他晶体缺陷的交互作用。
d:相图：相图的基本规律、分析方法与应用；分析各种类型的二元相图及其晶体的结晶过程和组织；三元相图的基本知识。
2）材料力学性能部分
a:材料基本力学性能试验：(1) 掌握静载拉伸试验方法与拉伸性能指标的含义及测定，熟悉典型材料拉伸变形断裂行为与应力－应变曲线；(2) 熟悉压缩、弯曲、扭转试验原理、特点及应用，了解应力状态对材料力学行为的影响；(3) 掌握布氏、洛氏、维氏硬度试验原理、特点及应用范围。
b:材料变形行为与变形抗力：(1)掌握弹性变形行为及其物理本质，熟悉材料的弹性常数及其工程意义；(2)熟悉材料塑性变形行为及其微观机制，了解材料物理屈服现象；(3)了解材料的理论与实际屈服强度、微观与宏观屈服应力及宏观屈服判据；(4)了解材料强化的基本途径与常用方法。
c:材料断裂行为：(1)了解材料常见断裂形式及其分类方法；(2)熟悉金属延性断裂行为及微观机制；(3)熟悉解理和沿晶断裂行为及微观机制；(4)了解断裂的宏观强度理论。
d:材料的脆性及脆化因素：(1)了解材料脆性的本质及表现，熟悉微观脆性与宏观脆性的联系与区别；(2)熟悉缺口顶端的应力和应变特征，了解缺口试样拉伸行为及缺口敏感性；(3)了解冲击载荷特征与冲击变形断裂特点，掌握缺口试样冲击试验与冲击韧性的意义及应用；(4)了解材料低温脆性的本质及其评定方法。
e:材料裂纹体的断裂及其抗力：(1)了解材料的理论断裂强度，掌握Griffith强度理论及应用；(2)掌握线弹性断裂力学的基本概念与基本原理，了解裂纹塑性区及其修正； (3)了解裂纹体的断裂过程与断裂韧性的测定及其影响因素。
f:材料的疲劳：(1)熟悉高周、低周疲劳行为，s-N与-N疲劳曲线及其经验规律，掌握疲劳抗力的意义及表征； (2)了解疲劳断裂过程、特征及微观机制；(3)掌握疲劳裂纹扩展的断裂力学处理思路与Paris方程；(4)了解材料疲劳抗力的影响因素。
g:材料高温力学性能：(1)了解高温下材料力学性能特点、高温蠕变行为、断裂过程及其微观机制；(2)掌握蠕变极限与持久强度指标的含义、评价方法及影响因素。
三、试卷结构
a）满分：100分 （材料结构与缺陷、材料力学性能各占50分）
b）题型结构
a:材料结构与缺陷部分（50分）
(1)概念题（名词解释、多项选择、填空、改错等）（10分）
(2)简答题（10分）
(3)计算题（10分）
(4)综合论述及应用题（20分）
b:力学性能部分（50分）
（1）基本术语解释（10分）
（2）多项选择（5分）
（3）简答题（15分）
（4）综合论述与计算题（20分）
四、参考书目
1．《材料科学基础》，胡赓祥、蔡珣主编，上海交通大学出版社，2000年
2．《材料科学基础》，潘金生、仝健民、田民波编，清华大学出版社，1998年
3．《材料的力学性能》（第2版），郑修麟主编，西北工业大学出版社，2000年
4．《材料力学性能》，石德珂、金志浩编，西安交通大学出版社， 1998年

第二组：“无机材料物理化学（选答）”部分考试大纲
(材料学学科，无机非金属材料方向选答部分)

一、 考试要求：
要求学生熟练掌握本大纲所求的内容，并能够利用相关原理，解决工程中所遇到的实际问题。
二、考试内容：
1）热力学diyi定律：热力学diyi定律、焓、热容、热力学diyi定律对理想气体的应用、热化学。
2）热力学第二定律：熵的概念、熵变的计算、Helmholz自由能和Gibbs自由能、化学反应方向的确定、热力学对单组分体系的应用、偏摩尔量与化学势、化学势与化学平衡。
3）溶液：概念、拉乌尔定律、亨利定律、混合溶液各组分的化学势、混合气体各组分的化学势。
4）相平衡：相平衡条件、相律、水的相图、二组分相图的组成原理、杠杆规则、二元凝聚体系相图、形成化合物的二元相图；三组分体系相图的构成原理、三组分固熔体系相图分析。
5）化学平衡：化学反应的平衡条件、液相与气相的反应平衡常数、化学反应平衡常数与标准生成Gibbs自由能。
6）界面现象：表面自由能和表面张力、弯液面下的附加压力、弯液面上的蒸汽压、吉布斯吸附公式、润湿现象和接触角、表面活性剂。
7）热力学应用：热力学势函数及应用。
8）相变：液固相变热力学，液固相变动力学，均匀成核与非均匀成核。
9) 烧结：烧结过程动力学，烧结过程中的物质传递。
三、 试卷结构：
a) 满分：100分
b) 题型结构
a:选择题（20分）
b:问答题（30分）
c:计算题（50分）
四、 参考书目
《物理化学》，傅献彩、沈文霞、姚天扬主编，高等教育出版社，2000年
《无机材料科学基础》陆佩文 编著 武汉工业大学出版社，1996年

第三组：“高分子材料（选答）”部分考试大纲
(材料学学科，树脂基复合材料方向；材料物理与化学学科，高分子材料方向选答部分)

二、 考试要求：
要求学生熟练掌握本大纲所求的内容，并能够利用相关原理，解决实际问题。《高分子材料学》满分100分。
高分子化学部分
diyi章 绪论
「掌握内容」
1. 基本概念：单体、聚合物、聚合反应、结构单元、重复单元、单体单元、链节、聚合度、均聚物、共聚物。
2.加成聚合与缩合聚合；连锁聚合与逐步聚合。
3. 从不同角度对聚合物进行分类。
4. 常用聚合物的命名、来源、结构特征。
5.线性、支链形和体形大分子。
6. 聚合物相对分子质量及其分布。
7.大分子微结构。
8.聚合物的物理状态和主要性能。
「熟悉内容」
1. 系统命名法。
2. 典型聚合物的名称、符号及重复单元。
3. 聚合物材料和机械强度。
第二章 自由基聚合
「掌握内容」
1.自由基聚合的单体。
2.自由基基元反应每步反应特征；自由基聚合反应特征。
3.常用引发剂的种类；引发剂分解动力学；引发剂效率；影响引发剂效率的因素；引发剂选择原则。
4.聚合动力学研究方法；自由基聚合微观动力学方程推导；自由基聚合反应速率常数；自动加速现象。
5.无链转移反应时的分子量；链转移反应对聚合度的影响。
6.影响聚合反应速率和分子量的因素（温度、压力、单体、引发剂）。
7.阻聚与缓聚。
8.聚合热力学。
「熟悉内容」
1. 热聚合、光引发聚合、辐射聚合。
2. 聚合过程中速率变化的类型。
3 自由基聚合的相对分子质量分布。
4.反应速率常数的测定。
第三章 自由基共聚合
「掌握内容」
1. 共聚合基本概念：
无规共聚物，接枝共聚物，交替共聚物，嵌段共聚物，竟聚率，恒比点。
2.共聚物的分类和命名。
3.二元共聚组成微分方程推导。
4. 理想共聚、交替共聚、非理想共聚（有或无恒比点）的定义，根据竟聚率值判断两单体对的共聚类型及共聚组成曲线类型。
5. 共聚物组成控制方法。
6.共聚物微观结构与链段分布。
7. 单体和自由基活性的表示方法，取代基的共轭效应、极性效应及位阻效应对单体和自由基活性的影响。
「熟悉内容」
1.共聚合的意义及典型共聚物。
2.影响竟聚率的因素和竟聚率测定方法。
3.共聚物的组成与转化率的关系。
4.多元共聚。
5.共聚合速率。
第四章 聚合方法
「掌握内容」
1. 四种聚合实施方法的基本组成及优缺点。
2. 悬浮聚合与乳液聚合的机理及动力学。
「熟悉内容」
1. 典型聚合物的聚合实施方法。
2. 聚合方法的选择。
第五章 阳离子聚合
「掌握内容」
1.阳离子聚合常见单体与引发剂。
2.阳离子聚合机理。
3.影响阳离子聚合因素 .
第六章 阴离子聚合
「掌握内容」
1.阴离子聚合常见单体与引发剂。
2.阴离子聚合机理，聚合速率及聚合度。
3.影响阴离子聚合因素。
4.活性阴离子聚合聚合原理、特点及应用。
5. 阳离子聚合、阴离子聚合、自由基聚合的比较。
第九章 逐步聚合反应
「掌握内容」
1. 逐步聚合的基本概念：
官能团，平均官能度，线形缩聚，反应程度，当量系数，体型缩聚，无规预聚物，结构预聚物，凝胶化作用，凝胶点。
2.缩聚反应的类型及典型聚合物的命名。
3. 逐步聚合反应的特点。
4. 逐步聚合官能团等活性理论。
5.缩聚反应聚合物分子量的控制。
6. 典型线性和体型缩聚物的合成方法。
7. 线形逐步聚合与体型逐步聚合的比较。
8. 逐步聚合与连锁聚合的比较。
「熟悉内容」
1. 线形逐步聚合动力学。
2. 缩聚物的分子量分布。
3. 影响聚合反应动力学方程的因素。 .
第十章 聚合物的化学反应
「掌握内容」
1. 聚合物化学反应的基本概念：
几率效应，邻近基团效应。
2. 聚合物与小分子反应活性的比较及影响因素。
3. 典型的聚合物的化学反应
聚乙酸乙酯的反应
芳香烃的取代反应
4.制备嵌段聚合物及接枝聚合物常用的方法。
5. 聚合物交联反应：橡胶的硫化、饱和聚烯烃的过氧化物交联。
6. 典型聚合物的热降解反应。
「熟悉内容」
1. 纤维素的反应、卤化反应、环化反应。
2. 光致交联固化。
3. 氧化降解、聚合物老化机理及老化的防止与利用。
4. 功能高分子的定义及主要种类。
高分子物理部分
diyi章 高分子链的近程结构
「掌握内容」
1.化学组成：基团（极性与非极性），单体单元（均聚与共聚）及末端基；梯形与螺旋型结构。
2.键接结构：头－头（尾－尾）及头－尾结构。
3.构型（旋光异构，几何异构）。
4.支化与交联
「熟悉内容」
1.高分子链构型的测定方法。
第二章 高分子链的远程结构
「掌握内容」
1.基本概念：
均方末端距，高斯链，构象。
2.高分子链长、末端距的计算方法； 高分子链的柔顺性及本质。
「熟悉内容」
1.高分子链的旋转及构象统计。
第三章聚合物的聚集态结构
「掌握内容」
1.基本概念：
单晶，片晶，球晶，纤维状晶，串晶，伸直链晶体；结晶度，取向，取向度；内聚能密度，相容性。
2.Keller折叠链模型；无规线团模型；局部有序模型。
3.高分子链结晶动力学。
4.结晶度及取向的测定方法，液晶的表征。
5.高分子合金
「熟悉内容」
1.不同晶型的形成条件。
2.取向对聚合物材料的影响。
第四章 高分子的运动
「掌握内容」
1.高聚物分子运动的特点。
2.玻璃化转变。
4. 玻璃化温度与链结构的关系。
5. 玻璃态的分子运动。
6. 晶态高聚物的分子运动。
「熟悉内容」
1. 高聚物分子运动的研究方法。
第五章 高聚物的力学性能
一、高弹性
「掌握内容」
1.基本概念：
杨氏模量，切变模量，本体模量，熵弹性。
2.橡胶高弹形变的特点与本质。
「熟悉内容」
1. 橡胶弹性动力学分析及统计理论。
2.典型的热塑性弹性体。
二、聚合物的粘弹性
「掌握内容」
1.基本概念：
蠕变，应力松弛，动态粘弹性， 滞后与阻尼，Boltzmann叠加原理，时-温等效原理，松弛（迟后）时间及其松弛（迟后）时间谱。
2. 高分子材料（包括高分子固体，熔体及浓溶液）的力学行为特性，粘弹性本质。
3.描述聚合物粘弹性的力学模型及所描述的聚合物的力学过程。
「熟悉内容」
1. Maxwell模型与Voigt（或Kelvin）模型的数学推导。
2. WLF方程及应用。
3. 粘弹性的研究方法。
三、聚合物的屈服和断裂
「掌握内容」
1. 基本概念：
屈服应力，断裂应力，冲击强度，疲劳， 银纹，剪切带，脆性断裂，韧性断裂，应力集中。
2. 晶态、非晶态及取向聚合物应力－应变特点。
3. 聚合物的屈服与增韧机理。
4. 影响聚合物强度的因素与增强途径、机理。
「熟悉内容」
1. 断裂理论。
第六章 聚合物的电学性能、热性能、光学性能
「掌握内容」
1.基本概念：
介电极化，介电松弛，掺杂，压电系数， 焦电系数， 聚合物压电体。
2.高聚物的导电率、导电聚合物的结构与导电性。
3.高聚物的热稳定性、热膨胀、热传导，热变形温度。
4.折光指数，透明度，雾度，双折射，散射。
「熟悉内容」
1.高聚物的电击穿，高分子的静电现象。
第七章 高分子溶液
「掌握内容」
1.基本概念：
溶度参数，Huggins参数，θ温度，第二维利系数A2，聚合物增塑，凝胶，冻胶。
2.高分子的溶解过程；溶剂对聚合物溶解能力判定原则；高分子溶液与理想溶液的偏差；Flory-Huggins高分子溶液理论；Flory-Krigbaum稀溶液理论。
3.Huggins参数、θ温度及第二维利系数A2之间的关系；θ溶液与理想溶液。
4.高分子浓溶液及应用。
「熟悉内容」
1. Flory-Huggins晶格理论的假定条件及局限性。
第八章 聚合物的分子量和分子量分布
「掌握内容」
1.基本概念：
相对粘度，增比粘度，比浓粘度，比浓对数粘度，特性粘度，数均分子量、重均分子量、粘均分子量、Z均分子量。
2.聚合物分子量的统计意义；常用的统计平均相对摩尔质量。
3.相对摩尔质量分布宽度及表示方法。
4.聚合物分子量的测定原理；不同测定方法的适用范围。
5.特性粘度和相对摩尔质量的关系。
6.高分子的分级方法。
参考书目
1、潘祖仁编，《高分子化学》（第三版），化学工业出版社，2004.
2、何曼君等编，《高分子物理》（第二版），复旦大学出版社，2000.

第四组：“复合材料基础（选答）”部分考试大纲
(航天学院材料学学科，复合材料方向选答部分)

一、考试要求
复合材料基础满分为100分。主要考察学生对材料科学和复合材料学基础知识的掌握程度。
二、考试内容
1）复合材料的基本概念及原理
a:基本概念
b:分类方法
c:性能特点
d:基本设计原理
2）复合材料的基体
a:聚合物
b:金属
c:陶瓷
3）复合材料的增强相的形态及制造工艺
a:纤维
b:颗粒
4）复合材料的界面
a:基本概念
b:粘结机制
c:陶瓷相变增韧
5）聚合物基、金属基和陶瓷基复合材料
a:聚合物基复合材料的制造工艺、性能特点及应用
b:金属基复合材料的制造工艺、性能特点及应用
c:陶瓷基复合材料的制造工艺、性能特点及应用
6）复合材料的性能分析及测试
a:性能分析
b:性能测试
三、试卷结构
a) 满分：100分
b) 题型结构
a:概念题（20分）每题4分，共5题。
b:简答题（40分）每题8分，共5题。
c:论述题（40分）每题20分，共2题。
四、参考书目
1．《复合材料概论》，王荣国、武卫莉、谷万里编著，哈尔滨工业大学出版社，2003年1月
2．《高性能复合材料学》，郝元凯、肖加余编著，化学工业出版社，2004年1月

第五组：“固体物理（选答）”部分考试大纲
(材料物理与化学学科，材料物理与化学方向选答部分)

一、考试要求
要求考生系统地掌握固体物理的基本概念和基本原理，并能利用固体物理的基本原理分析固体的物理性能。要求考生对晶体结构与晶体结合、晶格热振动及固体的热性质、固体电子论（特别是能带结构）等基本原理有很好的掌握，并能熟练应用固体物理的基本原理分析固体的导电性质与磁性质等物理性质。
二、考试内容
1）固体结构与固体结合
a:晶体结构
b:晶体衍射与倒易点阵
c:布里渊区
d:固体键合的物理本质
2）晶格热振动及晶体的热性质
a:格波，声学和光学格波，声子
b:固体比热
c:固体热传导
3）自由电子理论及能带理论
a:费米面
b:霍尔效应
c:固体能带的基本概念
d:导体、绝缘体和半导体的物理本质
4）半导体晶体
a:半导体的有效质量
b:p型和n型半导体
c:载流子浓度
d:p-n结
三、试卷结构
a）满分：100分
b）题型结构
a:概念及简答题（40分）
b:论述题（60分）
c）内容结构
a:固体结构与固体结合（15分）
b:晶格热振动及晶体的热性质（30分）
c:自由电子理论及能带理论（30分）
d:半导体晶体（25分）
四、参考书目
《固体物理学》，黄昆原著、韩汝琦改编，高等教育出版社

第六组：“金属学与热处理（选答）”部分考试大纲
(材料加工工程学科，材料加工工程方向选答部分)

一、 考试要求
要求考生全面、系统地掌握“金属学与热处理”课程的基础理论，基本知识和基本技能，并能灵活运用金属学热处理理论分析和解决工程实际的问题的综合能力。
二、考试内容
1）金属学理论
a:金属与合金的晶体结构及晶体缺陷
b:纯金属的结晶理论
c:二元合金相图及二元合金的结晶
d:铁碳合金及Fe-Fe3C相图
e:三元合金相图
f:金属的塑性变形理论及冷变形金属加热时的组织性能变化
2）热处理原理及工艺
a:钢的加热相变理论
b:钢的冷却相变理论
c:回火转变理论
d:合金的时效及调幅分解
e:钢的普通热处理工艺及钢的淬透性
三、试卷结构
a）满分：100分
b）题型结构
a:基本知识与基本概念题 （约20分）
b:理论分析论述题（约40分）
c:实际应用题（约20分）
d:计算与作图题（约20分）
c）内容结构
a:金属学理论（约60分）
b:热处理原理及工艺（约40分）
d）试题形式
a:选择题
b:判断题
c:简答与综合题等
四、参考书目：
《金属学与热处理原理》，崔忠圻、刘北兴编，哈尔滨工业大学出版社，2004年修订版