材料科學(xué)顯微結(jié)構(gòu)模型,顯微結(jié)構(gòu)對(duì)材料應(yīng)用

材料科學(xué)家所考慮的不同尺度可以大致歸納如下：

  1)納米尺度(納米范圍內(nèi))，需要原子手段。
  2)微觀(guān)尺度(納米一微米一毫米之間)。在這一中等長(zhǎng)度尺度范
圍了解材料的行為是材料科學(xué)的核心(也因此奠定了材料科學(xué)與固
體物理和固體化學(xué)的本質(zhì)區(qū)別，后者并不考慮顯微結(jié)構(gòu)對(duì)材料應(yīng)用
的重要性)，在這一尺度將會(huì)表現(xiàn)出如位錯(cuò)和晶界等獨(dú)立單元協(xié)同
作用的影響。

  3)宏觀(guān)尺度(毫米一米之間及以上)。這個(gè)范圍內(nèi)復(fù)合組件將作為工
程構(gòu)建的零部件應(yīng)用。只有在這個(gè)尺度范圍內(nèi)，針對(duì)材料特定性能
的描述，材料才可被認(rèn)為是“連續(xù)體”。

  在不同尺度范圍下有必要使用不同的模型和方法。例如，應(yīng)用
分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡洛方法進(jìn)行納米尺度的原子模擬；顯微結(jié)構(gòu)模
型可以用于理解外加載荷下位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和晶粒間的相互作用；結(jié)構(gòu)力
學(xué)模型可通過(guò)有限元算法表達(dá)，可以用于描述宏觀(guān)工件的力學(xué)性能
。對(duì)于材料科學(xué)家們來(lái)說(shuō)，跨越不同長(zhǎng)度尺度間的過(guò)渡區(qū)的挑戰(zhàn)，
也可以被描述成是為實(shí)現(xiàn)從局部(單個(gè)原子／缺陷)到非局部(多晶
、宏觀(guān))的轉(zhuǎn)變所做的努力。

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