材料科學(xué)與工程導(dǎo)論 教學(xué)課件 ppt 作者 王高潮 第十章

1、第十章 材料的設(shè)計(jì)與選擇,第一節(jié) 材料的設(shè)計(jì)第二節(jié) 材料的選擇,第一節(jié) 材料的設(shè)計(jì),一、材料設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.材料設(shè)計(jì)的一般過程首先，分析材料的功能需求，確定材料體系和加工方法，進(jìn)行材料成分設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)優(yōu)化，研制新材料；然后，對(duì)新材料進(jìn)行顯微組織評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)室性能測(cè)試，并將預(yù)定指標(biāo)與實(shí)際指標(biāo)進(jìn)行比較，從使用性能、工藝性能、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；最后，將新材料應(yīng)用于具體產(chǎn)品之中。,2.材料的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的關(guān)系

2、（1)晶體結(jié)構(gòu)與宏觀性能（2)顯微結(jié)構(gòu)與宏觀性能（3)復(fù)合結(jié)構(gòu)與宏觀性能,二、材料設(shè)計(jì)的內(nèi)容1.在電子、原子尺度上研究其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，探索這些規(guī)律對(duì)原子間的鍵合、晶體結(jié)構(gòu)的形成、宏觀性能的定量關(guān)系。2.在顯微結(jié)構(gòu)尺度上研究化學(xué)成分、加工方法、工藝參數(shù)的作用，并建立顯微結(jié)構(gòu)特征參數(shù)與宏觀性能的定量關(guān)系。3.基于數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫和專家系統(tǒng)等技術(shù)，對(duì)以往所獲得的大量有關(guān)材料的化學(xué)成分、加工工藝和宏觀性能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從中找出經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，獲取

3、知識(shí)，從而利用這些規(guī)律和知識(shí)進(jìn)行材料和加工方法的設(shè)計(jì)。,三、材料設(shè)計(jì)方法1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的特點(diǎn)：1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀，所得即所需，試驗(yàn)樣品也就是材料產(chǎn)品。2）試驗(yàn)條件即為材料生產(chǎn)工藝條件。3)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，一般不需要大量的復(fù)雜計(jì)算。4）試驗(yàn)次數(shù)較多，造成一定程度上的資源、人力和時(shí)間上的浪費(fèi)。5）對(duì)于某些新材料的研制，特別是不能選用現(xiàn)有材料做原材料的新材料，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法顯得無能為力，已不能保證材料科學(xué)與科學(xué)技

4、術(shù)的同步發(fā)展。,2.科學(xué)設(shè)計(jì)方法（1）科學(xué)設(shè)計(jì)方法的主要途徑1）計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)2）知識(shí)庫與數(shù)據(jù)庫技術(shù)3）材料設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)（2)科學(xué)設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用舉例1）計(jì)算機(jī)模擬在晶體點(diǎn)缺陷計(jì)算中的應(yīng)用2）分子模擬方法及在高分子材料中的應(yīng)用3)對(duì)新材料的晶體結(jié)構(gòu)預(yù)言,第二節(jié) 材料的選擇,一、材料選擇基礎(chǔ)理想材料應(yīng)具備的特征：1.來源廣、市場(chǎng)購買方便；2.價(jià)格低廉，加工方便；3.具備產(chǎn)品所需的性能特征，如力學(xué)性能、電學(xué)性能、光學(xué)