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1、材料科学基础第二章材料科学基础其次章 本文关键词：材料科学，其次章，基础材料科学基础其次章 本文简介：湖州师范学院求真学院课堂教学模式改革-材料科学基础chapter2-1homeworkFundamentalConcepts:ElectronsinAtoms1.1(a)Citethedifferencebetweenatomicmassandatomicweight.(b)Citetwoimp材料科学基础其次章 本文内容：湖州师范学院求真学院课堂教学模式改革-材料科学基础chapter2-1homeworkFundamentalConcepts:ElectronsinAtoms1.1(a)C
2、itethedifferencebetweenatomicmassandatomicweight.(b)Citetwoimportantquantum-mechanicalconceptsassociatedwiththeBohrmodeloftheatom.(c)Citetwoimportantadditionalrefinementsthatresultedfromthewave-mechanicalatomicmodel.1.2Givetheelectronconfigurationsforthefollowingions:P5+,P3-,Sn4+,Cu2+,I-,andNi2+Refe
3、rence：ThePeriodicTable1.3Towhatgroupintheperiodictablewouldanelementwithatomicnumber112belong?1.4Determinewhethereachoftheelectronconfigurationsgivenbelowisaninertgas,ahalogen,analkalimetal,analkalineearthmetal,oratransitionmetal.Justifyyourchoices.BondingForcesandEnergies1.5ThenetpotentialenergyENb
4、etweentwoadjacentions,thatis：(2.1)CalculatethebondingenergyE0intermsoftheparametersA,B,andnusingthefollowingprocedure:1.DifferentiateENwithrespecttor,andthensettheresultingexpressionequaltozero,sincethecurveofENversusrisaminimumatE0.2.SolveforrintermsofA,B,andn,whichyieldsr0,theequilibriuminterionic
5、spacing.3.DeterminetheexpressionforE0bysubstitutionofr0intoEquation2.1.1.6ThenetpotentialenergyENbetweentwoadjacentionsissometimesrepresentedbytheexpression(2.2)inwhichristheinterionicseparationandC,D,andrareconstantswhosevaluesdependonthespecificmaterial.(a)DeriveanexpressionforthebondingenergyE0in
6、termsoftheequilibriuminterionicseparationr0andtheconstantsDandrusingthefollowingprocedure:1.DifferentiateENwithrespecttorandsettheresultingexpressionequaltozero.2.SolveforCintermsofD,randr0.3.DeterminetheexpressionforE0bysubstitutionforCinEquation2.2.(b)DeriveanotherexpressionforE0intermsofr0,C,andr
7、usingaprocedureanalogoustotheoneoutlinedinpart(a).我们不能选择出身，但是仍旧坚信希望与幻想！选择放弃，停止前进的努力，你会抱憾终身。篇2：计算机在材料科学中的应用计算机在材料科学中的应用 本文关键词：材料科，学中，计算机计算机在材料科学中的应用 本文简介：计算机在材料科学中的应用班级：10030141X学号：13姓名：孙志勇计算机在材料科学中的应用计算机作为一种现代工具,在当今世界的各个领域日益发挥着巨大作用.但由于材料科学探讨领域的广泛性和与多学科的相互渗透性,给计算机在材料科学中的应用带来了困难性和特别性。本文针对主要的几个方面进行一些分析
8、和探讨计算机在材料科学中的应用 本文内容：计算机在材料科学中的应用班级：10030141X学号：13姓名：孙志勇计算机在材料科学中的应用计算机作为一种现代工具,在当今世界的各个领域日益发挥着巨大作用.但由于材料科学探讨领域的广泛性和与多学科的相互渗透性,给计算机在材料科学中的应用带来了困难性和特别性。本文针对主要的几个方面进行一些分析和探讨,并着重探讨新材料、新合金的设计。1新材料、新合金的设计新材料新合金的设计与开发,长期以来采纳的是配方方法.有人比作“炒菜式”的方法。一般需经对成分一组织一性能关系的调整作多次反复试验,即“炒作”才能抚得较满足的结果。这种方法有相当的盲目性,费功、费时、经济
9、损耗大,为此人们期望从试验比较、总结归纳的研制方式走向演绎计算的方法,而计算机技术的飞速发展恰恰合了这一发展趋势,即按所需材料性能来设计、制备新材料、新合金,并使所设计的合金成分、组织(或工艺)达到最佳协作。在这方面“高分子材料设计、“镍基耐热合金的电子设计比，“复合材料设计”,和“船舶结构合金优化设计心等取得了较为胜利的阅历。这种设计的基本原理是,从已有的大量数据、阅历事实动身.利用现有的各种不同结构层次的数学模型,如合金的成分、组织、结构与性能关系的数学模型及相关数据理论.如固体与分子阅历电子理论量子理论等,通过计算机运算对比、推理思维来完成优选新合金、新材料的设计过程。其中引入了数学的鼓
10、优化理论来获得最佳方案的材料配方及生产工乙。近年来,又有人提出材料科学的专家系统。譬如计算机协助Bi一YIG磁光薄膜材料设计的专家系统探讨,在这个系统中两个最重要的部分是材料数据库和材料学问库材料数据库中存储的是详细有关材料的数据值,它只能进行查询而不能推理;材料学问库存储的是规则,当从数据库中查询不到相应的性能时,学问库却能通过推理机构以定的可信度给出性能的估算值,从而实现性能预料功能。同时,也可用该学问库进行组分和工艺设计.在整个学问库中采纳近年来在国际卜兴起的数据库学问发觉技术。技术是一种以强调归纳逻辑推理为特色和以自适应找寻规了卜为目标的学问库系统构造方法。从材料设计的角度看KDD技术
11、最有用的几类模式是:1发觉元素问的相关关系;对数据库中大量数据记录进了分类,进行类别判识;吞对数据库中甸类数据记录进行抽象概念描述;匡对数据库中的异样状况识别。己有的试验数据中白动总结规律,而不依靠于“专家”头脑。目前进行材料设计的方法都涉及材料的组分、工艺州能和运用之问的关系。人工神纤网络的自学习功能正好适用于材料设计或性能预料这一类问题。譬如可伐合金研制的瓷基复合材料研制的验证叫;氮化钦膜探讨的应用制了计算机程序口,不仅精确度明显提高,且运算时仅需几秒钟。华中理工高校的张乐福等利用计算机和人工网络系统对铸铁激光表面淬火试验数据进行了处理,得到满足结2材料行为工艺的计算机模拟计算机模拟技术是
12、利用计算机的讨一算推理和作图功能,依据事物的客观环境条件及本身性质规律,仿照实际状况来推想顶报可能出现状况的一门技术。特殊是在状况困难的环境下,运用这种技术可达到事半功倍的效果。3材料加工的自动化限制材料加工是指制造材料的各种手段以及处理过程,如铸造、锻造、焊接、压力加工、机加工、热处理及粉末冶金等。全部这些均可利用计算机对其过程进行自动限制,比如口前应用较为广泛的连铸、连轧、多种化学热处理计算机限制,全自动焊机、热处理炉、粉末氢气烧结炉、数控机床掌。它们共同的特点是:精确度高;可避开人为因素造成的误差或损失;可改善工人的工作条州和劳动强度;可节约人力物力资源提高效率。由吴林等编写的焊接过程的
13、微计算机测示和限制户,正好说明白这一点。其基本原理是.依据材料加工尺寸或性能要求计算机输入相关数据,有时也需利用某种传感器探测相应信息,将得到的信息经过模/数(A/D)转换器转换成数字信号输入计算机,计算机经过自己的程序处理,最终将处理后的数字信号再经数/模(D/A)转换器变成模拟信息,进而将模拟信急传输到其相应的执行设备以达到自动拧制效果。4材料探讨科学中的数据处理材料设计中离不开数据处理,往往所处理的数据比较困难,涉及据精度要求较高.仅凭人工计算处理难以达到精度要求,即使能达到,也要花相当多的精力和时司,且出错的几率很大。计算机快速精确的计算功能正好满意了这些条件和要求。这方面的应用事例数
14、不胜数,洛阳船舶材料探讨所史嘉龙等运用计算机对球扁钢剖面要素进行r计算高校的王宝珠等用BASIC语言对所钡相变数据进行分段抛物处理实现r曲线拟合,绘制了钢的过冷奥氏体等温转变TTI、图和连续转变cC。在干脆生成式限制气氛热处理中,由于炉内化学反应涉及多种平衡因素,因而计算困难,姜岩等排出了较精确地计算炉气平衡成分的方程式。5材料检测方面的应用计算机在材料检测中的应用目前主要集中于材料的成分、组织结构与物相、物理性能的检测,以及机械零部州一的无损检测等方面。其基本方法是借助于某种探测器月各探测到的信号转化为数字信号传输到计算机里,然后通过程序员编制的相关程序对这些数字信号推断、处理后得到相应结果
15、。料试验机等的计算机处理系统等就是这方面应用的胜利事例。今后计算机在材料科学中的应用会日益广泛.日益深化,作为材料工作者,应充分利用这一现代化工具来排动材料利学的发展.总之，计算机在社会的各个方面都应用广泛。我们材料科学的将来是一片光明。材料科学是多学科交又的新兴的发展不成熟的学科,目前对它的探讨很大程度上还依靠于事实和阅历的积累,系统地探讨还需一个很长的过程。计算机作为一种现代工具,在当今世界的各个领域日益发挥巨大的作用,它己渗透到各门科领域以及日常生活中成为现代化的标记。在材料领域,计算机也正在渐渐成为极其重要的工具,计算机在材料科学中的应用正是材料科学飞速发展的重要缘由之一。我认为计算机
16、科学与材料科学探讨相结合，改进了探讨工具和探讨方法，促进了学科的发展。过去，人们主要通过试验和理论两种途径进行科学技术探讨。现在，计算和模拟已成为探讨工作的第三条途径。计算机与有关的试验观测仪器相结合，可对试验数据进行现场记录、整理、加工、分析和绘制图表，显著地提高试验工作的质量和效率。计算机协助设计已成为工程设计优质化、自动化的重要手段。在理论探讨方面，计算机是人类大脑的延长，可代替人脑的若干功能并加以强化。古老的数学靠纸和笔运算，现在计算机成了新的工具，数学定理证明之类的繁重脑力劳动，已可能由计算机来完成或部分完成。计算和模拟更是一种新的探讨手段。计算机在材料科学中的广泛应用，经常产生显著
17、的经济效益和效益，从而引起产业结构、产品构等方面的重大改变。参考文献1柳百成.21世纪的材料成形加工技术J.航空工艺技术,2003,(6):17692李殿中,张玉妥,刘实等.材料制备工艺的计算机模拟J.金属学报,2001,37(5):4494523WenS,FarrugiaDCJ.ConfonAdvancesinMaterialsandProcessingTechnologiesC.IrelandUniversityofTehran,1999:1231274DevadasC.TheThermalandMetallurgicalStateofSteelStripDuringHotRolling(
18、Part3)J.MetallurgicalTransactionA,1991,(2):3353395柳百成.铸件充型凝固过程数值模拟国内外探讨进展J.铸造,1999,(8):40446XiongShoumei,liuBaicheng.NumericalsimulationananalysisofresidualstressinmachinetoolbedcastingJ.TinghuaScienceandTechnology,1996(6):1841897李晨曦,李革.凝固组织计算机模拟技术评述J.沈阳工业高校学报,2001,23(5):3723758Estrin.ADeeperlookatc
19、astingsimulationsoftwaresur-veyJ.ModernCasting,1999,89(5):47519ZHANGYang,ZHANGLian-hong,LIShuangy.iSheetMetalFormingSimulationandItsApplicationinStampingProcessofAutomobilePanelsJ.TransationsofTianjinUniversity,2002,18(4):269272篇3：材料科学基础专业词汇材料科学基础专业词汇 本文关键词：材料科学，词汇，基础，专业材料科学基础专业词汇 本文简介：材料科学基础专业词汇:第一
20、章晶体结构原子质量单位Atomicmassunit(amu)原子数Atomicnumber原子量Atomicweight波尔原子模型Bohratomicmodel键能Bondingenergy库仑力Coulombicforce共价键Covalentbond分子的构型mole材料科学基础专业词汇 本文内容：材料科学基础专业词汇:第一章晶体结构原子质量单位Atomicmassunit(amu)原子数Atomicnumber原子量Atomicweight波尔原子模型Bohratomicmodel键能Bondingenergy库仑力Coulombicforce共价键Covalentbond分子的构型m
21、olecularconfiguration电子构型electronicconfiguration负电的Electronegative正电的Electropositive基态Groundstate氢键Hydrogenbond离子键Ionicbond同位素Isotope金属键Metallicbond摩尔Mole分子Molecule泡利不相容原理Pauliexclusionprinciple元素周期表Periodictable原子atom分子molecule分子量moleculeweight量子数quantumnumber价电子valenceelectron极性分子Polarmolecule范德华键
22、vanderwaalsbond电子轨道electronorbitals点群pointgroup对称要素symmetryelements各向异性anisotropy原子积累因数atomicpackingfactor(APF)体心立方结构body-centeredcubic(BCC)面心立方结构face-centeredcubic(FCC)布拉格定律braggslaw配位数coordinationnumber晶体结构crystalstructure晶系crystalsystem晶体的crystalline衍射diffraction中子衍射neutrondiffraction电子衍射electron
23、diffraction晶界grainboundary六方密积累hexagonalclose-packed(HCP)林规则PaulingsrulesNaCl鲍型结构NaCl-typestructureCsCl闪锌矿型结构Blende-typestructure型结构CaesiumChloridestructure金红石型结构Rutilestructure纤锌矿型结构Wurtzitestructure尖晶石型结构Spinel-typestructure萤石型结构Fluoritestructure硅酸盐结构Structureofsilicates岛状结构Islandstructure层状结构Laye
24、rstructure钙钛矿型结构Perovskite-typestructure链状结构Chainstructure架状结构Frameworkstructure滑石talc叶蜡石pyrophyllite高岭石kaolinite石英quartz长石feldspar美橄榄石forsterite各向同性的isotropic各向异性的anisotropy晶格lattice晶格参数latticeparameters密勒指数millerindices非结晶的noncrystalline多晶的polycrystalline多晶形polymorphism单晶singlecrystal晶胞unitcell电位e
25、lectronstates(化合)价valence电子electrons共价键covalentbonding金属键metallicbonding离子键Ionicbonding极性分子polarmolecules衍射角diffractionangle原子面密度atomicplanardensity合金alloy粒度,晶粒大小grainsize显微结构microstructure显微照相photomicrograph透射电子显微镜transmissionelectronmicroscope(TEM)重量百分数weightpercent扫描电子显微镜scanningelectronmicroscop
26、e(SEM)四方的tetragonal单斜的monoclinic配位数coordinationnumber材料科学基础专业词汇:其次章晶体结构缺陷缺陷defect,imperfection点缺陷pointdefect线缺陷linedefect,dislocation面缺陷interfacedefect体缺陷volumedefect位错排列dislocationarrangement位错线dislocationline刃位错edgedislocation螺位错screwdislocation混合位错mixeddislocation晶界grainboundaries大角度晶界high-angleg
27、rainboundaries小角度晶界tiltboundary,孪晶界twinboundaries位错气团dislocationatmosphere位错阵列dislocationarray位错轴dislocationaxis位错胞dislocationcell位错爬移dislocationclimb位错聚结dislocationcoalescence位错滑移dislocationslip位错核心能量dislocationcoreenergy位错阻尼dislocationdamping位错密度dislocationdensity位错裂纹dislocationcrack原子错位substituti
28、onofawrongatom间隙原子interstitialatom晶格空位vacantlatticesites间隙位置interstitialsites杂质impurities弗伦克尔缺陷Frenkeldisorder错位原子misplacedatoms肖脱基缺陷Schottkydisorder主晶相thehostlattice缔合中心AssociatedCenters.自由电子FreeElectrons电子空穴ElectronHoles伯格斯矢量Burgers克罗各-明克符号KrogerVinknotation中性原子neutralatom材料科学基础专业词汇:其次章晶体结构缺陷-固溶体固
29、溶体solidsolution固溶度solidsolubility化合物compound间隙固溶体interstitialsolidsolution置换固溶体substitutionalsolidsolution金属间化合物intermetallics不混溶固溶体immisciblesolidsolution转熔型固溶体peritecticsolidsolution有序固溶体orderedsolidsolution无序固溶体disorderedsolidsolution取代型固溶体Substitutionalsolidsolutions过饱和固溶体supersaturatedsolidsolu
30、tion固溶强化solidsolutionstrengthening非化学计量化合物Nonstoichiometriccompound材料科学基础专业词汇:第三章熔体结构熔体结构structureofmelt过冷液体supercoolingmelt玻璃态vitreousstate软化温度softeningtemperature粘度viscosity表面张力Surfacetension介稳态过渡相metastablephase组织constitution淬火quenching退火的softened玻璃分相phaseseparationinglasses体积收缩volumeshrinkage材料科
31、学基础专业词汇:第四章固体的表面与界面表面surface界面interface异相界面heterophaseboundary晶界grainboundary同相界面homophaseboundary表面能surfaceenergy小角度晶界lowanglegrainboundary大角度晶界highanglegrainboundary共格孪晶界coherenttwinboundary晶界迁移grainboundarymigration错配度mismatch驰豫relaxation重构reconstuction表面吸附surfaceadsorption表面能surfaceenergy倾转晶界tit
32、ltgrainboundary扭转晶界twistgrainboundary倒易密度reciprocaldensity共格界面coherentboundary半共格界面semi-coherentboundary非共格界面noncoherentboundary界面能interfacialfreeenergy应变能strainenergy晶体学取向关系crystallographicorientation惯习面habitplane材料科学基础专业词汇:第五章相图相图phasediagrams相phase组分component组元compoonent投影图Projectiondrawing相律Phas
33、erule浓度三角形Concentrationtriangle冷却曲线Coolingcurve成分composition自由度freedom相平衡phaseequilibrium化学势chemicalpotential热力学thermodynamics相律phaserule吉布斯相律Gibbsphaserule自由能freeenergy吉布斯混合能Gibbsenergyofmixing吉布斯函数Gibbsfunction吉布斯自由能Gibbsfreeenergy热力学函数thermodynamicsfunction吉布斯熵Gibbsentropy热分析thermalanalysis过冷度deg
34、reeofsupercooling杠杆定律leverrule过冷supercooling相界phaseboundary相界线phaseboundaryline相界交联phaseboundarycrosslinking共轭线conjugatelines相界有限交联phaseboundarycrosslinking相界反应phaseboundaryreaction相变phasechange相组成phasecomposition共格相phase-coherent金相相组织phaseconstentuent相衬phasecontrast相衬显微镜phasecontrastmicroscope相衬显微术
35、phasecontrastmicroscopy相分布phasedistribution相平衡常数phaseequilibriumconstant相平衡图phaseequilibriumdiagram相变滞后phasetransitionlag相分别phasesegregation相序phaseorder相稳定性phasestability相态phasestate相稳定区phasestabilerange相变温度phasetransitiontemperature相变压力phasetransitionpressure同质多晶转变polymorphictransformation同素异晶转变all
36、otropictransformation相平衡条件phaseequilibriumconditions显微结构microstructures低共熔体eutectoid不混溶性immiscibility材料科学基础专业词汇:第六章扩散活化能activationenergy扩散通量diffusionflux浓度梯度concentrationgradient菲克第肯定律Ficksfirstlaw菲克其次定律Fickssecondlaw相关因子correlationfactor稳态扩散steadystatediffusion非稳态扩散nonsteady-statediffusion扩散系数diffu
37、sioncoefficient跳动几率jumpfrequency填隙机制interstitalcymechanism晶界扩散grainboundarydiffusion短路扩散short-circuitdiffusion上坡扩散uphilldiffusion下坡扩散Downhilldiffusion互扩散系数Mutualdiffusion渗碳剂carburizing浓度梯度concentrationgradient浓度分布曲线concentrationprofile扩散流量diffusionflux驱动力drivingforce间隙扩散interstitialdiffusion自扩散self-
38、diffusion表面扩散surfacediffusion空位扩散vacancydiffusion扩散偶diffusioncouple扩散方程diffusionequation扩散机理diffusionmechanism扩散特性diffusionproperty无规行走Randomwalk达肯方程Darkequation柯肯达尔效应Kirkendallequation本征热缺陷Intrinsicthermaldefect本征扩散系数Intrinsicdiffusioncoefficient离子电导率Ion-conductivity空位机制Vacancyconcentration材料科学基础专业
39、词汇:第七章相变过冷supercooling过冷度degreeofsupercooling晶核nucleus形核nucleation形核功nucleationenergy晶体长大crystalgrowth匀称形核homogeneousnucleation非匀称形核heterogeneousnucleation形核率nucleationrate长大速率growthrate奥氏体austenite热力学函数thermodynamicsfunction临界晶核criticalnucleus临界晶核半径criticalnucleusradius枝晶偏析dendriticsegregation平衡安排系
40、数equilibriumdistributioncoefficient引领（领先）相leadingphase局部平衡localizedequilibrium有效安排系数effectivedistributioncoefficient成分过冷constitutionalsupercooling共晶组织eutecticstructure层状共晶体lamellareutectic伪共晶pseudoeutectic离异共晶divorsedeutectic表面等轴晶区chillzone柱状晶区columnarzone中心等轴晶区equiaxedcrystalzone定向凝固unidirectionals
41、olidification急冷技术splatcooling区域提纯zonerefining单晶提拉法Czochralskimethod晶界形核boundarynucleation位错形核dislocationnucleation晶核长大nucleigrowth斯宾那多分解spinodaldecomposition有序无序转变disordered-ordertransition马氏体相变martensitephasetransformation马氏体martensite匀称化热处理homogenizationheattreatment材料科学基础专业词汇:第八、九章固相反应和烧结固相反应soli
42、dstatereaction烧结sintering固溶处理solutionheattreatment烧成fire合金alloy再结晶Recrystallization共晶反应eutecticreaction二次再结晶Secondaryrecrystallization成核nucleation铁碳合金iron-carbonalloy结晶crystallization子晶，雏晶mattedcrystal铁素体ferrite耔晶取向seedorientation异质核化heterogeneousnucleation渗碳体cementite本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第74页 共74页第 74 页 共 74 页第 74 页 共