武汉理工大学材料科学与工程学院

2027年硕士研究生入学考试自命题考试科目

《材料科学与工程》考试大纲

第一部分 考试说明

一、考试性质

《材料科学与工程》考试科目是我校为招收硕士研究生而设置， 由我校材料科学与工程学院命题 。考试的评价标准是普通高等学校材料、化学、物理学、化工、机械、土木及相近专业优秀本科毕业生能达到的及格或及格以上水平。

二、考试的学科范围

考核范围划分为必做与选做两大部分 。其中，必做部分聚焦于材料科学与工程的通用基础理论，主要考查各体系材料的基本概念、 结构、制备方法、 性能特点及工程应用。

选做部分含材料科学基础、 高分子化学、材料成型原理三个可选模块，任选其一即可 。材料科学基础主要考查晶体结构、 晶体结构缺陷、非晶态结构与性质、表面结构与性质、相平衡与相图、扩散、材料中的相变、材料制备中的固态反应、烧结； 高分子化学主要考查高分子科学的基本知识及高分子化学的基本概念、基本理论，各种聚合反应的基本原理、特点及应用，聚合物的化学特性及其应用； 材料成型原理主要考查焊接热源及热过程、熔池凝固及焊缝固态相变、焊接化学冶金、焊接热影响区的组织与性能、焊接缺陷与控制、金属塑性成形的物理基础、

应力分析、应变分析、 屈服准则、应力应变关系、变形与流动问题、塑性成形力学的工程应用。

三、评价目标

《材料科学与工程》 旨在考查考生是否了解材料科学与工程中的共性规律， 即材料的基本概念、基本理论、表征方法、 结构与性能及其应用，是否掌握了材料制备过程中的基本原理与基本特点，是否具备运用材料科学的基本原理解决实际问题的能力。

四、考试形式与试卷结构

（一）答卷方式： 闭卷，笔试。

（二）答题时间： 180分钟。

第二部分 考查要点

一、 必做部分

材料科学与工程通用基础理论

（一）主要考查内容

1. 材料科学与工程的基本知识： 材料发展简史、材料的定义和分类、

材料的结构及其与性能之间的关系、材料的常用表征方法。

2. 无机非金属材料： 陶瓷的组分、 结构与性能； 玻璃的组分、 结构

与性能； 水泥的组分、 结构与性能； 混凝土的组分、 结构与性能； 无机非金属材料的制备工艺及应用。

3. 金属材料： 金属的晶体结构与缺陷、金属材料的性能、铁碳合金、非铁金属与合金、金属材料的制备工艺及应用。

4. 高分子材料： 高分子材料的定义、特点和分类； 高分子材料的结构与性能； 高分子材料的制备工艺及应用。

5. 功能材料： 功能材料的定义和分类； 能源材料、信息材料、航空

航天材料、生物医学材料和环境材料等功能材料的性能特点及应用。

（二）建议参考书目

材料概论，主编： 徐晓虹，高等教育出版社，2006。

二、 选做部分

此部分含材料科学基础、 高分子化学、材料成型原理三个可选模块，任选其一即可。

（一）材料科学基础模块

1. 主要考查内容

（1） 晶体结构： 结晶学基础、 晶体中质点间的结合力与结合能、影

响离子晶体结构的因素、单质的晶体结构、无机化合物晶体结构、硅酸盐晶体结构。

（2） 晶体结构缺陷： 晶体结构缺陷的基本概念、分类； 点缺陷、 线缺陷、面缺陷； 固溶体； 非化学计量化合物。

（3）非晶态结构与性质： 熔体的结构、熔体的性质、 玻璃的形成、玻璃的结构、 常见玻璃类型及其结构。

（4）表面结构与性质： 固体的表面及其结构、 固体的界面及其结构、润湿与粘附。

（5）相平衡和相图： 相平衡及其研究方法、单元系统相图、 二元系统相图、三元系统相图。

（6）扩散： 扩散的基本概念、扩散动力学方程及其应用、 固体扩散机制与扩散系数、 多元系统中的扩散、影响扩散的因素。

（7）材料中的相变： 相变概述、液相-固相的转变（成核-生长相变） 、影响相变的因素、相变与材料性能。

（8）材料制备中的固态反应： 固态反应概述、 固态反应机理和固态反应动力学、影响固态反应的因素。

（9）烧结： 烧结概述（包括基本概念、类型、表征、烧结过程及机

理） 、 固相烧结、液相烧结、再结晶和晶粒长大、影响烧结的因素。

2. 建议参考书目和课程

（1）参考书目： 材料科学基础（第3版） ，主编： 黄学辉、宋晓岚，武汉理工大学出版社，2022。

（2）课程网站：

① 爱课程：http://www.icourses.cn/sCourse/course_4080.html

② 中国大学慕课：https://www.icourse163.org/course/WHUT- 1002686003

（二）高分子化学模块

1. 主要考查内容

（1）高分子科学的基本知识： 高分子材料的基本概念、 高分子材料的物理状态和主要性能。

（2）逐步聚合： 缩聚反应、线型缩聚反应的机理及动力学、影响线

型缩聚物聚合度的因素和控制方法、体型缩聚和凝胶化、缩聚和逐步聚合的实施方法、重要缩聚物及其他逐步聚合物的合成及性能特点。

（3） 自由基聚合： 自由基聚合机理、 引发剂及链引发反应、 聚合速率、动力学链长、 聚合度和链转移反应、 聚合度分布、 阻聚和缓聚。

（4） 自由基共聚合： 共聚物的类型和命名、 二元共聚物的组成、 竞聚率的测定和影响因素、单体和自由基的活性、Q-e 概念。

（5）聚合方法： 本体聚合、 溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合。

（6）离子聚合： 阳离子聚合的单体、 引发体系引发作用、 阳离子聚合机理及特点、 阳离子聚合的影响因素、 阴离子聚合的单体、 引发体系及引发作用、 阴离子聚合引发剂与单体的匹配、 阴离子聚合的特点、 自由基聚合与离子聚合的比较。

（7）配位聚合： 聚合物的立构规整性、Ziegler-Natta 引发剂、丙烯的配位聚合、其他类型引发剂和作用、共轭双烯的配位聚合。

（8）开环聚合： 开环聚合的热力学和动力学、 阴离子开环聚合、 阳离子开环聚合、 聚硅氧烷。

（9）聚合物的化学反应： 聚合物的反应活性及影响因素、 聚合物的相似转变、 功能高分子、接枝、 嵌段、扩链和交联、 聚合物的降解、 聚合物的老化与防老化。

2. 建议参考书目

高分子化学（第五版） ，主编： 潘祖仁，化学工业出版社，2014。

（三）材料成型原理模块

1. 主要考查内容

（1）焊接热过程： 焊接热过程相关的基本概念、熔焊过程温度场、熔池形成。

（2）焊接化学冶金： 焊接化学冶金过程的特点； 焊缝金属与气相的

相互作用； 焊缝金属与熔渣的相互作用； 焊缝金属的脱氧、脱硫、脱磷及除氢措施； 合金过渡。

（3）焊接材料： 焊条药皮的组成及作用、焊条的工艺性能、 典型焊条的冶金性能分析。

（4）熔池凝固及焊缝固态相变： 焊接熔池凝固特点、焊接熔池结晶

形态、焊缝金属的化学成分不均匀性、焊缝固态相变、焊缝性能的控制。

（5）焊接热影响区的组织与性能： 焊接热循环、焊接热循环条件下的金属组织转变特点、焊接热影响区的组织与性能。

（6）焊接缺陷与控制： 焊缝中的夹杂与气孔的产生原理及避免措施、焊接裂纹的类型、特点及防止措施。

（7）金属塑性成形的物理基础： 金属塑性变形的微观机理、冷塑性变形与热塑性变形的特点、塑性与变形抗力的影响因素及影响规律

（8）应力分析： 应力张量的性质、 点的应力状态与任意斜面上的应力、主应力、主切应力、等效应力、应力球张量与偏张量。

（9）应变分析： 应变张量的性质、 工程应变、对数应变、 真实应变的特点与关系。

（10）屈服准则： Tresca 屈服准则与 Mises 屈服准则、 屈服轨迹与屈服表面。

（11）应力应变关系： 塑性应力应变关系、增量理论与全量理论。

（12）变形与流动问题： 影响变形与流动的因素、摩擦及其影响。

（13）塑性成形力学的工程应用： 主应力法的工程应用。

2. 建议参考书目

（1）焊接冶金学—基本原理，主编： 杜则裕，机械工业出版社， 2018。

（2）材料成形基本原理（第3版） ，主编： 祖方遒，机械工业出版社，2022。