材料科学显微结构模型,显微结构对材料应用

材料科学显微结构模型,显微结构对材料应用

材料科学家所考虑的不同尺度可以大致归纳如下：

  1)纳米尺度(纳米范围内)，需要原子手段。
  2)微观尺度(纳米一微米一毫米之间)。在这一中等长度尺度范
围了解材料的行为是材料科学的核心(也因此奠定了材料科学与固
体物理和固体化学的本质区别，后者并不考虑显微结构对材料应用
的重要性)，在这一尺度将会表现出如位错和晶界等独立单元协同
作用的影响。

  3)宏观尺度(毫米一米之间及以上)。这个范围内复合组件将作为工
程构建的零部件应用。只有在这个尺度范围内，针对材料特定性能
的描述，材料才可被认为是“连续体”。

  在不同尺度范围下有必要使用不同的模型和方法。例如，应用
分子动力学和蒙特卡洛方法进行纳米尺度的原子模拟；显微结构模
型可以用于理解外加载荷下位错运动和晶粒间的相互作用；结构力
学模型可通过有限元算法表达，可以用于描述宏观工件的力学性能
。对于材料科学家们来说，跨越不同长度尺度间的过渡区的挑战，
也可以被描述成是为实现从局部(单个原子／缺陷)到非局部(多晶
、宏观)的转变所做的努力。

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