天津大学全国统考博士生入学考试业务课程大纲
课程编号：2234 课程名称：材料物理
一、考试的总体要求
要求考生系统地掌握材料物理的基本概念、基本原理、以及基本的研究方法；并在此基础上掌握一般电介质材料以及半导体材料的基本性能和研究方法；了解一般固体材料的导电性能、热学性能、力学性能、光学性能以及超导电性等的基本概念和研究方法。从金属物理角度理解金属及其合金的成分-组织-工艺 - 性能之间的关系。掌握金属材料中的相变基本理论，主要是钢中组织转变的基本规律。掌握高分子各层结构内容、分子运动特点、力学性能和溶液性质几方面的基本概念和原理，了解高分子各层结构和性能间的相互联系，高聚物的分析与表征。
二、考试的内容及比例
试题分为三个模块。报考材料科学与工程的博士生可根据自身情况，只能选择其中任一个模块进行答题,每一模块为100分。注意，不同模块的考题不能兼答。
模块一 金属物理
第一章 纯金属的结构
典型金属的晶体结构(体心立方，面心立方，密排六方结构)，晶体中原子的堆垛方式，晶体结构中的间隙，原子半径的物理概念。 第二章 合金热力学基础
基本概念：环境与系统，状态与状态函数，内能等；热力学第一定律：能量守恒原理，热函等；热力学第二定律：经典理论，自由能曲线与相图。
第三章 晶体缺陷
点缺陷：结构及能量，点缺陷的运动，热力学平衡的点缺陷；线缺陷：位错的结构，柏氏矢量，位错的应力场，位错的滑移和攀移，位错的来源、增殖及消除；面缺陷：孪晶，相界，表面，界面能和界面特性；晶体缺陷对材料性能的影响。 第四章 金属中的扩散
Fick方程（第一定律；第二定律；扩散方程的解）；扩散机制：空位扩散，间隙扩散，置换扩散，扩散系数，扩散激活能；克肯达尔效应；扩散的热力学理论。
第五章 固态相变
均匀形核及非均匀形核；形核、长大转变的动力学；珠光体转变组织形态，形成机制；转变动力学；伪共析转变；马氏体转变：主要特征，马氏体形态与性能的关系，转变热力学，转变动力学，晶体学；贝氏体转变：基本特征；转变热力学条件；组织形态和结构；贝氏体转变过程。
第六章 固溶体及其沉淀与分解
认识固溶体、中间相以及金属间化合物的结构特征和性能特征，固溶体的沉淀与调幅分解。
第七章 金属与合金的的强韧化理论
固溶强化、第二相强化、细晶强化、位错强化与加工硬化、强化作用的叠加。 第八章 金属塑性变形
滑移与孪晶变形：滑移带，滑移面和滑移方向，滑移系，滑移的临界分切应力，滑移机制，
孪晶；单（多）晶体的塑性变形：施密特定律，单滑移、多滑移和交滑移，晶界和晶体位向对塑性变形的影响；合金的变形与强化：显微组织的变化，变形金属的亚结构，塑性变形后择优取向(形变织构)，残留应力和点阵畸变，加工硬化；第二相对合金变形的影响
模块二 高分子物理
第一章 高分子链结构
结构特点、各级结构包含的具体内容、大分子链的构象统计。各级链结构对聚集态结构和性能的影响,各级链结构与链柔顺性的关系。 第二章 高分子的聚集态结构
分子间作用力、结晶形态、聚集态结构模型、结晶过程和结晶热力学、取向态结构。 分子间作用力的类别、大分子晶体的形态特点和制备方法、聚集态结构模型的特点和实验依据、分子结构对结晶能力和熔点的影响、熔融过程的本质、结晶度的测定、结晶和性能的对应关系。
第三章 分子运动
分子热运动特点、力学状态、玻璃化转变。 三大类聚合物的温度一形变曲线（温度一模量）、玻璃化转变的实质和转变温度的测定、影响玻璃化转变温度的因素。
第四章 力学性质
玻璃态和结晶态聚合物的力学性质、高弹性、粘弹性。 聚合物的拉伸行为、屈服、断裂和强度，橡胶弹性的热力学分析和统计理论，时温等效和Boltzmann叠加原理、粘弹性的力学模型、松弛现象，拉伸行为的试验方法。 第五章 溶液性质
溶解、高分子溶液的热力学性质、分子量及分布。溶解能力的判断、Flory一Huggins高分子溶液理论、θ温度、Flory一Huggins高分子稀溶液理论、平均分子量与分布函数、分子量测定。
第六章 高聚物的分析与表征
研究高分子链结构与形态的方法, 研究高分子聚集态结构与形态的方法.
FT-IR、RAMAN、SALS、XRD、电子显微镜、核磁共振、光电子能谱等常用的分析表征手段在高聚物研究中的应用。
模块三无机材料物理性能
第一章 陶瓷材料力学性能
形变的种类,各向同性及各向异性材料的弹性常数,显微结构对弹性常数的影响；理论强度,断裂强度,陶瓷强度与温度的关系,强度与显微结构的关系,强度的weibull统计；断裂力学的基本概念和Griffith微裂纹理论,应力强度因子和断裂韧性,亚临界裂纹的扩展及寿命评估,断裂力学在陶瓷材料领域中的应用；硬度；蠕变机理,高温蠕变的特点；陶瓷脆性；
第二章 陶瓷材料热学性能
陶瓷材料的热容,爱因斯坦模型和德拜模型, 影响热容的因素；陶瓷材料的传热机理及其影响因素；热膨胀系数,热膨胀的机理与显微应力,复合材料的热膨胀系数；抗热震性及热震破坏的两种类型，不同类型陶瓷材料抗热震性的表达方法，影响热震破坏的根源；抗热震断裂性因子R,R`,R``;抗热震损伤性因子R```,R````；弹性模量等对材料抗热震性的影响，提高陶瓷材料抗热震性的机理和方法。
第三章 陶瓷材料电学性能
载流子的种类及浓度，离子电导与迁移率，电子电导与电子迁移率，影响陶瓷材料电导的因素；空间电荷效应,高温直流负荷下的电化学老化；超导体的分类及基本性质；介电常数，极化强度,极化的基本形式,电常数与温度的关系,克劳修斯-莫索蒂方程及其工程意义，复介电系数及其意义；铁电体及其特性，钛酸钡的晶体结构及自发极化，铁电畴，铁电陶瓷材料的掺杂改性，铁电陶瓷的老化；压电陶瓷的基本性质、参数和影响性能的因素；敏感陶瓷的基本性质、参数和影响性能的因素；陶瓷材料介质损耗的基本形式及其影响因素；介质击穿及其种类,影响陶瓷材料击穿强度的因素。
第四章 陶瓷材料光学性能、电-光性能、热释电效应
折射,双折射,反射,吸收,色散,反常色散,散射，透光性及提高透光性的措施，陶瓷材料红外光谱特性,发射和吸收；光电效应,光电特性与光电元件及其应用；热电效应及其应用。
三、试卷类型及比例
概念，简答题占30～40％；
问答题或论述题及图形题占30～40％； 综合分析题占20～30％。
四、考试形式及时间
考试形式为笔试。考试时间为三小时。
五、主要参考教材（参考书目）
1.材料科学基础（第二版）胡赓祥 等编著，上海交通大学出版社，2006 2. 合金固态相变, 赵乃勤主编，中南大学出版社，2008 3. 金属物理学，冯端，科学出版社，1-2卷，2000.
4.G Gottstein, Physical Foundations of Materials Science, Springer Publishing Company, Heidelberg, 2006. 5.何曼君等编，《高分子物理》，复旦大学出版社
6.金日光、华幼卿编，《高分子物理》，化学工业出版社 7.曲远方主编，《功能陶瓷的物理性能》，化学工业出版社
8.Physical Ceramics. Yet-Ming Chiang, Dunbar Birnie III, W. David Kingery. John Wiley & Sons, Inc. 1997.
相关推荐：
loading