北京航空航天大学3011金属学原理考博大纲

3011《金属学原理》
《金属学原理》是金属材料学科的科学基础，是材料科学与工程专业重要的基础平台课
之一。要求考生通过本课程学习，掌握金属材料的原子排列与结构（金属及合金相结构、晶
体缺陷）、金属材料制备与成形方法的基本原理（合金相图与合金凝固、塑性变形与金属强
化方法、固态相变原理）、金属材料组织结构控制基本原理及其与材料制备成形工艺之间关
系。
考试内容及要求
以下按金属及合金的晶体结构、晶体缺陷、固态金属中的扩散、纯金属的凝固、二元
合金相图及二元合金的凝固、三元合金相图、金属的塑性变形、金属的回复与再结晶、固态
相变九部分列出考试内容。考试要求：掌握基本概念与基本原理，并能够利用其计算与分析。
注重基本概念与基本理论的联系，注重各章节的联系和综合。
（一） 金属及合金的晶体结构
金属键与金属的特性
金属晶体结构 晶体学基础——晶体结构、空间点阵、晶格常数、晶向指数和晶面指数、
晶面间距、三种典型金属晶体结构
金属的同素异构转变及意义
合金相分类及影响合金相结构的主要因素、固溶体与固溶强化（置换式固溶体、间隙式
固溶体、有序固溶体）、中间相及分类
（二） 晶体缺陷
点缺陷
位错的基本性质、基本类型、几何性质及其运动特点，面心立方晶体中的位错与位错反
应（面心立方晶体中的全位错、分位错、层错与扩展位错、位错反应的驱动力及位错反应的
条件、面心立方晶体中的典型位错反应），位错与金属的强化机制
面缺陷：晶界（晶界的描述、晶界的结构与晶界能、金属材料的细晶强韧化机理、晶界
的运动及强化高温结构材料的基本方法（驱动力及影响晶界运动的主要因素）），相界面的结
构、晶界及相界的性质
（三） 固体金属中的扩散
扩散现象及其意义，宏观规律，热力学， 扩散的微观理论及微观机制，影响扩散的因
素
（四） 纯金属的凝固
液态金属与合金的结构与性质
金属晶体形核过程热力学分析（均匀形核、非均匀形核、形核率及影响形核率的因素、
细化金属晶粒的基本方法）
金属晶体的生长（固/液界面结构与晶体生长方式及生长速度、固/液平界面的稳定性与
金属晶体凝固形态）
金属铸锭典型组织及其形成机制
（五） 二元合金相图及二元合金的凝固
二元匀晶相图及固溶体二元合金的凝固（平衡凝固过程分析、凝固过程的溶质元素再
分配及固溶体的非平衡凝固过程分析，组成过冷及对固溶体晶体生长形态与凝固组织的影
响）
二元共晶相图及二元共晶合金的凝固（二元共晶相图分析及典型合金（亚共晶、共晶、
过共晶）平衡凝固过程及组织分析、共晶凝固机制及动力学、离异共晶、非平衡共晶、伪共
晶）
二元包晶相图及凝固（二元包晶相图及合金的平衡凝固过程分析、包晶反应特点）
Fe-C 合金相图及典型成分 Fe-C 合金凝固过程及凝固组织分析（铁-渗碳体相图的特征
温度点、碳含量、转变线、各区域的组织与组成相、冷却过程的分析与相组成和组织组成含
量计算）。
（六） 三元合金相图
直线法则、杠杠定律、重心法则，三元匀晶相图及合金凝固过程分析，三元共晶相图及
典型合金凝固过程分析与凝固组织，四相平衡转变及三元相图所遵循的一般规律（三元相图
等温截面的特点、三元相图垂直截面的特点）
（七） 金属的塑性变形
金属的塑性、塑性变形及其意义，单晶体塑性变形的基本方式，多晶体的塑性变形（塑
性变形特点、多晶体的屈服强度、多晶体的应力-应变曲线），塑性变形后金属和合金显微组
织及性能变化
（八） 金属的回复与再结晶
冷变形金属在加热过程中的组织结构及性能变化，回复、再结晶、晶粒长大
（九） 固态相变
固态相变分类，扩散型固态相变的一般特点，马氏体相变的基本特征