第一章計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用-緒論

1、計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用教學(xué)背景教學(xué)背景 材料材料( (Materials)Materials)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類社會(huì)發(fā)展的巨大推動(dòng)力。是人類社會(huì)發(fā)展的巨大推動(dòng)力。 計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展改變著世界，對(duì)人類文明和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展改變著世界，對(duì)人類文明和社會(huì)進(jìn)步產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。社會(huì)進(jìn)步產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)材料科學(xué)與工程的傳統(tǒng)產(chǎn)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)材料科學(xué)與工程的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，給材料產(chǎn)業(yè)帶來革命性的變化業(yè)的改造，給材料產(chǎn)業(yè)帶來革命性的變化 。教學(xué)的主要目的教學(xué)的主要目的 一一. .了解計(jì)算機(jī)技術(shù)在材料科學(xué)中的應(yīng)用。了解計(jì)算機(jī)技術(shù)在材料科學(xué)中的應(yīng)

2、用。二二. .熟悉常用的材料學(xué)科計(jì)算方法和數(shù)據(jù)處理。熟悉常用的材料學(xué)科計(jì)算方法和數(shù)據(jù)處理。三三. .熟悉熟悉材料科學(xué)研究中數(shù)值模擬方法基礎(chǔ)。材料科學(xué)研究中數(shù)值模擬方法基礎(chǔ)。四四. .掌握掌握材料科學(xué)研究中物理場(chǎng)的計(jì)算機(jī)分析。材料科學(xué)研究中物理場(chǎng)的計(jì)算機(jī)分析。五五. .了解材料數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系統(tǒng)。了解材料數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系統(tǒng)。六六. .了解了解計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)在材料中的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)在材料中的應(yīng)用。七七. .掌握掌握互聯(lián)網(wǎng)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用教教材材主要內(nèi)容主要內(nèi)容 材料學(xué)科常用的計(jì)算方法和數(shù)據(jù)處理材料學(xué)科常用的計(jì)算方法和數(shù)據(jù)處理 數(shù)值模擬的基本理論和

3、方法數(shù)值模擬的基本理論和方法 材料科學(xué)與工程中的物理場(chǎng)計(jì)算機(jī)分析材料科學(xué)與工程中的物理場(chǎng)計(jì)算機(jī)分析 材料科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與新材料設(shè)計(jì)材料科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與新材料設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)在材料中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)在材料中的應(yīng)用 互聯(lián)網(wǎng)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用第一章第一章 緒論緒論計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用概況計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用概況一、材料科學(xué)的發(fā)展1. 1. 材料科學(xué)的地位材料科學(xué)的地位l 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱 - - 能源、材料、信息。其中材料是能源、材料、信息。其中材料是基礎(chǔ)?；A(chǔ)。l 材料的研究、開發(fā)與應(yīng)用反映一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)與工業(yè)

4、水平。材料的研究、開發(fā)與應(yīng)用反映一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)與工業(yè)水平。 1957 1957年年1010月月4 4日和日和1111月月3 3日蘇聯(lián)發(fā)射兩顆人造衛(wèi)星，日蘇聯(lián)發(fā)射兩顆人造衛(wèi)星， 1958 1958年年1 1月月3131日美國(guó)發(fā)射日美國(guó)發(fā)射“探測(cè)者探測(cè)者1 1號(hào)號(hào)”人造衛(wèi)星，人造衛(wèi)星， 美國(guó)有關(guān)部門聯(lián)合提出報(bào)告，認(rèn)為美國(guó)在先進(jìn)材料的研究方面美國(guó)有關(guān)部門聯(lián)合提出報(bào)告，認(rèn)為美國(guó)在先進(jìn)材料的研究方面 落后于蘇聯(lián)是關(guān)鍵。落后于蘇聯(lián)是關(guān)鍵。l 世界各國(guó)把材料放在重要地位來發(fā)展世界各國(guó)把材料放在重要地位來發(fā)展 我國(guó)一直將材料科學(xué)技術(shù)列為各個(gè)五年計(jì)劃的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。我國(guó)一直將材料科學(xué)技術(shù)列為各個(gè)五年計(jì)劃的重

5、點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。l 材料是人類文明進(jìn)步的里程碑材料是人類文明進(jìn)步的里程碑 早期歷史按石器、陶器、青銅器、鐵器時(shí)代來劃分，材料代表早期歷史按石器、陶器、青銅器、鐵器時(shí)代來劃分，材料代表著當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)能力和生活水平。著當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)能力和生活水平。2. 材料科學(xué)的內(nèi)涵材料科學(xué)的內(nèi)涵材料科學(xué)是關(guān)于材料組成、結(jié)構(gòu)、制備工藝與其性能及使用過程間相材料科學(xué)是關(guān)于材料組成、結(jié)構(gòu)、制備工藝與其性能及使用過程間相互關(guān)系的知識(shí)開發(fā)和應(yīng)用的科學(xué)，互關(guān)系的知識(shí)開發(fā)和應(yīng)用的科學(xué)，是介于基礎(chǔ)科學(xué)（物理、化學(xué)）和應(yīng)用科學(xué)（電子工程、機(jī)械工程）是介于基礎(chǔ)科學(xué)（物理、化學(xué)）和應(yīng)用科學(xué)（電子工程、機(jī)械工程）的應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)。的應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)。

6、3. 材料的分類材料的分類 按物態(tài)劃分：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)按物態(tài)劃分：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài) 按組成和結(jié)合鍵性質(zhì)：金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材按組成和結(jié)合鍵性質(zhì)：金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料以及半導(dǎo)體材料。料以及半導(dǎo)體材料。 按材料的功能：結(jié)構(gòu)材料、功能材料按材料的功能：結(jié)構(gòu)材料、功能材料 按使用領(lǐng)域：建筑材料、電子材料、按使用領(lǐng)域：建筑材料、電子材料、 醫(yī)用材料、能源材料等醫(yī)用材料、能源材料等p 功能材料功能材料(1) 信息功能材料信息功能材料半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料：硅，：硅， -族化合物，寬禁帶半導(dǎo)體的族化合物，寬禁帶半導(dǎo)體的SiC、GaN等。等。光電子材料光電子材料：激光材料，太陽(yáng)能

7、電池、激光材料，太陽(yáng)能電池、LED、光纖（、光纖（SiO2）(2) 能源功能材料能源功能材料超導(dǎo)材料超導(dǎo)材料：高溫（液氮溫度）超導(dǎo)已發(fā)現(xiàn)高溫（液氮溫度）超導(dǎo)已發(fā)現(xiàn)30多種，多種， YBaCuO磁性材料磁性材料：硅鋼片硅鋼片貯能材料貯能材料：貯氫與高能電池貯氫與高能電池燃料電池燃料電池：化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?3) 納米材料科學(xué)技術(shù)：納米材料科學(xué)技術(shù)：尺寸在尺寸在1100 nm之間的物質(zhì)之間的物質(zhì)納米顆粒納米顆粒(0維維)納米絲、納米棒、納米管納米絲、納米棒、納米管(1維維).納米基本單元納米基本單元納米薄膜、納米多層膜納米薄膜、納米多層膜(2維維).碳納米管被人類發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同

8、體積碳納米管被人類發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強(qiáng)度卻是鋼的鋼的六分之一，強(qiáng)度卻是鋼的 10 倍。倍。4. 材料發(fā)展的基礎(chǔ)材料發(fā)展的基礎(chǔ)l 量子力學(xué)、固體物理、無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的量子力學(xué)、固體物理、無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展為材料科學(xué)奠定了重要基礎(chǔ)。發(fā)展為材料科學(xué)奠定了重要基礎(chǔ)。l 現(xiàn)代分析技術(shù)和設(shè)備的更新，加深了對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)的理現(xiàn)代分析技術(shù)和設(shè)備的更新，加深了對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)的理解。解。l 金屬學(xué)、半導(dǎo)體學(xué)、陶瓷學(xué)、高分子科學(xué)等自身的發(fā)展也使對(duì)材料本金屬學(xué)、半導(dǎo)體學(xué)、陶瓷學(xué)、高分子科學(xué)等自身的發(fā)展也使對(duì)材料本質(zhì)認(rèn)識(shí)系統(tǒng)化（組

9、成質(zhì)認(rèn)識(shí)系統(tǒng)化（組成 制備制備 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 性能的關(guān)系）性能的關(guān)系）l 材料科學(xué)范疇下不同材料應(yīng)用理論和工藝技術(shù)的交叉融合，材料科學(xué)范疇下不同材料應(yīng)用理論和工藝技術(shù)的交叉融合，l 現(xiàn)代材料技術(shù)從多樣化、單一化走向一體化、復(fù)合化。現(xiàn)代材料技術(shù)從多樣化、單一化走向一體化、復(fù)合化。 復(fù)合材料復(fù)合材料5. 材料發(fā)展的推動(dòng)力材料發(fā)展的推動(dòng)力（1）應(yīng)用需求）應(yīng)用需求l 信息技術(shù)：電子信息處理、光電子信息處理及光子信息處理，需要電子材料、光電子材料、薄膜與器件等。（2）多學(xué)科交叉）多學(xué)科交叉l 材料的組分設(shè)計(jì)與合成，涉及基礎(chǔ)學(xué)科的各分支：熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、仿生合成等。（3）基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展的推動(dòng)力）基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展的推

10、動(dòng)力l近代物理、化學(xué)，特別是固體物理、量子化學(xué)等基礎(chǔ)理論的發(fā)展，并應(yīng)用各種先進(jìn)分析儀器和尖端技術(shù)來研究和闡明材料的本性。（4）科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展）科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展l 信息功能材料、高溫結(jié)構(gòu)材料、復(fù)合材料、生物材料、智能材料和納米材料等是新技術(shù)革命的先導(dǎo)材料。l 21世紀(jì)的科技發(fā)展，將以先進(jìn)材料技術(shù)、先進(jìn)能源技術(shù)、信息技術(shù)和生物技術(shù)等四大學(xué)科為中心，通過相互交叉發(fā)展，為人類創(chuàng)造完全不同的生態(tài)環(huán)境。6. 應(yīng)用背景應(yīng)用背景航空航天航空航天航空和航天器要采用強(qiáng)度高和比重小的材航空和航天器要采用強(qiáng)度高和比重小的材料，重視材料的比強(qiáng)度。因此，航空和航料，重視材料的比強(qiáng)度。因此，航空和航天器中鋁、鎂合金用量大。隨

11、著航空技術(shù)天器中鋁、鎂合金用量大。隨著航空技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，輕質(zhì)和高比強(qiáng)度的鈦合金、的進(jìn)一步發(fā)展，輕質(zhì)和高比強(qiáng)度的鈦合金、碳纖維高分子復(fù)合材料、硼纖維金屬?gòu)?fù)合碳纖維高分子復(fù)合材料、硼纖維金屬?gòu)?fù)合材料等得到愈來愈多的采用。材料等得到愈來愈多的采用。生物工程生物工程新能源新能源 太陽(yáng)能電池材料及應(yīng)用軍事工業(yè)軍事工業(yè)信息通信信息通信計(jì)算機(jī)經(jīng)歷：電子管計(jì)算機(jī)經(jīng)歷：電子管 晶體管晶體管 集成電路時(shí)代集成電路時(shí)代所用材料：鎢，鉬所用材料：鍺，硅所用材料：?jiǎn)尉Ч?，高純鈦，SiO2薄膜等一塊單晶硅晶片上可做幾百個(gè)芯片，目前主頻為1Ghz的電腦芯片上晶體管數(shù)目超過30000000個(gè)。二、計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用

12、二、計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)用于材料行為工藝研究計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)用于材料行為工藝研究 利用計(jì)算機(jī)對(duì)真實(shí)的系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，提供材料在某種工藝條件利用計(jì)算機(jī)對(duì)真實(shí)的系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，提供材料在某種工藝條件下的行為變化規(guī)律。下的行為變化規(guī)律。 如：?jiǎn)尉Ч杼崂^程的計(jì)算機(jī)模擬。如：?jiǎn)尉Ч杼崂^程的計(jì)算機(jī)模擬。數(shù)值模擬：利用計(jì)算再現(xiàn)晶體生長(zhǎng)過程，優(yōu)化生長(zhǎng)技術(shù)。數(shù)值模擬：利用計(jì)算再現(xiàn)晶體生長(zhǎng)過程，優(yōu)化生長(zhǎng)技術(shù)。目的：降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、提高晶體質(zhì)量。目的：降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、提高晶體質(zhì)量。計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)驗(yàn)相比具有的優(yōu)勢(shì)：計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)驗(yàn)相比具有的優(yōu)勢(shì)： 快速且成本低廉（從幾分

13、鐘到幾小時(shí)；僅僅需要一個(gè)專業(yè)軟件和快速且成本低廉（從幾分鐘到幾小時(shí)；僅僅需要一個(gè)專業(yè)軟件和計(jì)算機(jī)）計(jì)算機(jī)） 能夠得到爐體中各點(diǎn)的信息，包括不能用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量到的數(shù)據(jù)能夠得到爐體中各點(diǎn)的信息，包括不能用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量到的數(shù)據(jù)（溫度梯度，熱應(yīng)力，結(jié)晶方式，流體動(dòng)力學(xué)和雜質(zhì)（溫度梯度，熱應(yīng)力，結(jié)晶方式，流體動(dòng)力學(xué)和雜質(zhì)/摻雜物的輸摻雜物的輸運(yùn)）運(yùn)） 更改爐體的設(shè)計(jì)和生長(zhǎng)參數(shù)不需要額外投資（只需要幾分鐘的時(shí)更改爐體的設(shè)計(jì)和生長(zhǎng)參數(shù)不需要額外投資（只需要幾分鐘的時(shí)間即可），進(jìn)行技術(shù)開發(fā)既快捷又方便。間即可），進(jìn)行技術(shù)開發(fā)既快捷又方便。（三）應(yīng)用（三）應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)用于材料行為工藝研究計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬

14、技術(shù)用于材料行為工藝研究 利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬對(duì)真實(shí)的系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，提供材料在某種利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬對(duì)真實(shí)的系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，提供材料在某種工藝條件下的行為變化規(guī)律。工藝條件下的行為變化規(guī)律。 如：直拉法單晶硅生長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬仿真如：直拉法單晶硅生長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬仿真數(shù)值模擬：利用計(jì)算再現(xiàn)晶體生長(zhǎng)過程，優(yōu)化生長(zhǎng)技術(shù)。數(shù)值模擬：利用計(jì)算再現(xiàn)晶體生長(zhǎng)過程，優(yōu)化生長(zhǎng)技術(shù)。目的：降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、提高晶體質(zhì)量。目的：降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、提高晶體質(zhì)量。計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)驗(yàn)相比具有的優(yōu)勢(shì)：計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)驗(yàn)相比具有的優(yōu)勢(shì)： 快速且成本低廉（從幾分鐘到幾小時(shí)；僅僅需要一個(gè)專業(yè)軟件和快速且

15、成本低廉（從幾分鐘到幾小時(shí)；僅僅需要一個(gè)專業(yè)軟件和計(jì)算機(jī)）計(jì)算機(jī)） 能夠得到爐體中各點(diǎn)的信息，包括不能用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量到的數(shù)據(jù)能夠得到爐體中各點(diǎn)的信息，包括不能用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量到的數(shù)據(jù)（溫度梯度，熱應(yīng)力，結(jié)晶方式，流體動(dòng)力學(xué)和雜質(zhì)（溫度梯度，熱應(yīng)力，結(jié)晶方式，流體動(dòng)力學(xué)和雜質(zhì)/摻雜物的輸摻雜物的輸運(yùn)）運(yùn)） 更改爐體的設(shè)計(jì)和生長(zhǎng)參數(shù)不需要額外投資（只需要幾分鐘的時(shí)更改爐體的設(shè)計(jì)和生長(zhǎng)參數(shù)不需要額外投資（只需要幾分鐘的時(shí)間即可），進(jìn)行技術(shù)開發(fā)既快捷又方便。間即可），進(jìn)行技術(shù)開發(fā)既快捷又方便。CGSim軟件模擬軟件模擬用于熔體中晶體生長(zhǎng)過程仿真和優(yōu)化用于熔體中晶體生長(zhǎng)過程仿真和優(yōu)化。模擬條件模擬條件 (

16、拉速：0.65mm/min 加熱功率：65KW 硅料總重：84kg 晶轉(zhuǎn): 12rpm 堝轉(zhuǎn): -8rpm 晶體高度：300mm)模擬顯示的模擬顯示的300mm單晶硅生長(zhǎng)的溫場(chǎng)和流場(chǎng)單晶硅生長(zhǎng)的溫場(chǎng)和流場(chǎng) 增大結(jié)晶速率，一次生長(zhǎng)出大直徑、大長(zhǎng)度的硅棒；增大結(jié)晶速率，一次生長(zhǎng)出大直徑、大長(zhǎng)度的硅棒； 缺陷最少（無(wú)位錯(cuò)、無(wú)孿晶、點(diǎn)缺陷少）；缺陷最少（無(wú)位錯(cuò)、無(wú)孿晶、點(diǎn)缺陷少）； 雜質(zhì)最少、摻雜濃度均勻；雜質(zhì)最少、摻雜濃度均勻； 降低功率消耗。降低功率消耗。2. 計(jì)算機(jī)技術(shù)用于材料數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)技術(shù)用于材料數(shù)據(jù)庫(kù)l 材料數(shù)據(jù)庫(kù)一般包含材料性能、成分、處理、試驗(yàn)條件、應(yīng)用與材料數(shù)據(jù)庫(kù)一般包含材料性能、成

17、分、處理、試驗(yàn)條件、應(yīng)用與評(píng)價(jià)等一些重要參量的數(shù)據(jù)。目的是方便材料工作者查詢和研究。評(píng)價(jià)等一些重要參量的數(shù)據(jù)。目的是方便材料工作者查詢和研究。不同的材料數(shù)據(jù)庫(kù)如：不同的材料數(shù)據(jù)庫(kù)如：中國(guó)科學(xué)院金屬研究所：中國(guó)科學(xué)院金屬研究所：http:/ 計(jì)算機(jī)技術(shù)用于材料設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)技術(shù)用于材料設(shè)計(jì)l 材料設(shè)計(jì)是指通過材料設(shè)計(jì)是指通過理論分析與計(jì)算理論分析與計(jì)算預(yù)報(bào)新材料的預(yù)報(bào)新材料的組分、結(jié)構(gòu)及性能組分、結(jié)構(gòu)及性能，進(jìn)，進(jìn)而通過而通過理論設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)來來“定做定做”具有特殊性能的新材料。具有特殊性能的新材料。第一性原理計(jì)算、吉布斯自由能計(jì)第一性原理計(jì)算、吉布斯自由能計(jì)算、有限差分法、有限元法算、有限差分法、

18、有限元法材料的微觀設(shè)計(jì)層次材料的微觀設(shè)計(jì)層次（ 1 nm量級(jí)量級(jí)）（電子、原子、分子層次的設(shè)計(jì)）N-WellP-WellP+P+N+N+I M D1IMD2IMD2 DARC高速晶體管和CMOS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用Material studio、 ABINIT軟件等進(jìn)行半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算。材料的介觀設(shè)計(jì)層次材料的介觀設(shè)計(jì)層次（ 1 m量級(jí)量級(jí)）（連續(xù)介質(zhì)，不考慮單個(gè)原子、分子的設(shè)計(jì)連續(xù)介質(zhì)，不考慮單個(gè)原子、分子的設(shè)計(jì)）Thermo-Calc軟件進(jìn)行相圖計(jì)算相圖計(jì)算相圖計(jì)算：相圖是研究材料成分、溫度、組織和性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)，是制定各種熱加工工藝的依據(jù)。相圖是材料研究的指南針。材料的宏觀結(jié)構(gòu)設(shè)

19、計(jì)材料的宏觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （大塊材料的成分、組織、性能和應(yīng)用設(shè)計(jì)研究）（大塊材料的成分、組織、性能和應(yīng)用設(shè)計(jì)研究）CAD - Computer Aided DesignCAE-Computer Aided EngineeringANSYS軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、熱分析、流體分析、電軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、熱分析、流體分析、電 / 靜電場(chǎng)分析、電磁場(chǎng)靜電場(chǎng)分析、電磁場(chǎng)分析。分析。靜態(tài)荷載分析靜態(tài)荷載分析熱場(chǎng)分析熱場(chǎng)分析4. 計(jì)算機(jī)技術(shù)用于材料加工控制計(jì)算機(jī)技術(shù)用于材料加工控制l 對(duì)材料進(jìn)行加工是工業(yè)上制造和處理材料的重要手段。對(duì)材料進(jìn)行加工是工業(yè)上制造和處理材料的重要手段。l 材料加工包括鑄造、粉末冶金、集成電

20、路制備等。材料加工包括鑄造、粉末冶金、集成電路制備等。l 基本原理：依據(jù)材料加工的尺寸或性能要求向計(jì)算機(jī)輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，將基本原理：依據(jù)材料加工的尺寸或性能要求向計(jì)算機(jī)輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D（模數(shù)）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)經(jīng)過程（模數(shù)）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)經(jīng)過程序處理后，將處理后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)序處理后，將處理后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變成模擬信號(hào)，進(jìn)而將模擬轉(zhuǎn)換器變成模擬信號(hào)，進(jìn)而將模擬信息傳輸?shù)较鄳?yīng)的執(zhí)行設(shè)備以達(dá)到自動(dòng)控制效果。信息傳輸?shù)较鄳?yīng)的執(zhí)行設(shè)備以達(dá)到自動(dòng)控制效果。晶片切割機(jī)單晶生長(zhǎng)爐 材料的組成和結(jié)構(gòu)采用各種大型分析設(shè)備進(jìn)行，如掃描電鏡、材料的組成和結(jié)構(gòu)采用各種大型分析設(shè)備進(jìn)行，如掃描電鏡、透射電鏡、分析電鏡、掃描探針顯微鏡，各種譜儀和各種衍射儀，透射電鏡、分析電鏡、掃描探針顯微鏡，各種譜儀和各種衍射儀，這些均是在計(jì)算機(jī)控制下完成各自的分析工作，而且設(shè)備隨之提供這些均是在計(jì)算機(jī)控制下完成各自的分析工作，而且設(shè)備隨之提供了各種功能強(qiáng)大的分析模擬軟件及其數(shù)據(jù)庫(kù)，從而更加有效地提高