材料方法論要點(diǎn)總結(jié)(共21頁)

1、第一章材料(cilio)的分類：金屬材料、非金屬材料（無機(jī)(wj)非金屬材料、有機(jī)(yuj)高分子材料）、復(fù)合材料。金屬材料：黑色金屬、有色金屬。無機(jī)非金屬材料： 天然無機(jī)非金屬材料、硅酸鹽材料、新型硅酸鹽材料。有機(jī)高分子材料： 天然高分子材料、合成高分子材料。復(fù)合材料：按強(qiáng)化相形態(tài)分：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、晶須增強(qiáng)復(fù)合材料。按基體相形態(tài)分：金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、高分子基復(fù)合材料。材料發(fā)展史：舊石器時(shí)代新石器時(shí)代青銅器時(shí)代鐵器時(shí)代鋼鐵（資本主義大工業(yè)時(shí)期）合成材料（20世紀(jì)）復(fù)合材料（20世紀(jì)40年代）材料發(fā)展近代史：第一次技術(shù)革命：18世紀(jì)后期，以蒸汽機(jī)的發(fā)明為主要標(biāo)

2、志，推動(dòng)了冶煉技術(shù)的發(fā)展，開始大規(guī)模鋼鐵生產(chǎn)新時(shí)代。金屬材料第二次技術(shù)革命：19世紀(jì)末，以電的發(fā)明為標(biāo)志，電子和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了無機(jī)非金屬材料的發(fā)展和高分子材料的出現(xiàn)。非金屬材料第三次技術(shù)革命：20世紀(jì)中期，以原子能的應(yīng)用為主要標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)了合成材料、半導(dǎo)體材料的大規(guī)模工業(yè)化。為計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)做準(zhǔn)備第四次技術(shù)革命：20世紀(jì)70年代，以計(jì)算機(jī)，特別是微電子技術(shù)、生物工程技術(shù)和空間技術(shù)為主要標(biāo)志，促進(jìn)了各類新型材料發(fā)展。復(fù)合材料第二章材料科學(xué)的共性規(guī)律：晶體學(xué)結(jié)構(gòu)規(guī)律，材料缺陷與強(qiáng)度，材料的相變?cè)?，材料的形變與斷裂、材料的強(qiáng)韌化原理。材料的共同(gngtng)效應(yīng)：材料的界面效應(yīng)(xioyng

3、)、表面效應(yīng)、復(fù)合效應(yīng)、形狀記憶效應(yīng)、動(dòng)態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)和納米效應(yīng)。學(xué)科分類：一級(jí)學(xué)科材料科學(xué)與工程二級(jí)學(xué)科材料物理化學(xué)材料學(xué)材料加工工程本科專業(yè)材料物理材料化學(xué)金屬材料與工程高分子材料與工程無機(jī)非金屬材料工程復(fù)合材料工程材料成型與控制相關(guān)學(xué)科物理/化學(xué)材料科學(xué)類/材料類機(jī)械工程材料科學(xué)與工程學(xué)科(xuk)的發(fā)展方向：實(shí)現(xiàn)宏觀、微觀結(jié)構(gòu)不同層次上的材料設(shè)計(jì)以及在此基礎(chǔ)上的新材料開發(fā)；材料的復(fù)合化、低維化、智能化、結(jié)構(gòu)-功能的材料一體化設(shè)計(jì)與制備技術(shù)；材料加工自動(dòng)化、集成化等；研究和解決有關(guān)材料的質(zhì)量和工程問題，不斷挖掘傳統(tǒng)材料的潛力。當(dāng)前材料研究應(yīng)該向多相復(fù)合材料、納米材料、智能材料、生物醫(yī)學(xué)

4、材料及材料設(shè)計(jì)、材料的無損評(píng)價(jià)方向發(fā)展。新材料工業(yè)發(fā)展方向：原子能工業(yè)：需要耐腐蝕和耐輻射的材料航空航天、軍工工業(yè)：輕質(zhì)高強(qiáng)的材料電子工業(yè)：需要超純、薄、細(xì)、勻材料海洋開發(fā)：需要耐腐蝕和耐高壓材料農(nóng)業(yè)：農(nóng)業(yè)電氣化、機(jī)械化、水利化、工業(yè)化都離不開材料的支持。材料研究開發(fā)趨勢(shì)：?jiǎn)我徊牧舷蚨喾N材料揚(yáng)長(zhǎng)避短的復(fù)合化；結(jié)構(gòu)材料和功能材料的整體化；材料多功能的集成化，功能材料和器件一體化；材料制備加工的智能化、敏捷化、功能(gngnng)仿生化；材料科技(kj)的微型化、納米化；材料設(shè)計(jì)(shj)的優(yōu)選化、創(chuàng)新化；材料研究開發(fā)的環(huán)境意識(shí)化、生態(tài)化；材料科學(xué)技術(shù)的多學(xué)科滲透綜合化、大學(xué)科化。材料科學(xué)與工程學(xué)

5、科發(fā)展特點(diǎn)：各類材料逐步趨向統(tǒng)一材料的發(fā)展和應(yīng)用是系統(tǒng)工程1989年Flemings四元體系五要素模型：科學(xué)與工程的全面融合多學(xué)科和跨學(xué)科交叉研究和應(yīng)用新的思維、方法、發(fā)現(xiàn)和理論不斷產(chǎn)生三大材料的結(jié)構(gòu)(jigu)、結(jié)合鍵、組成相分類：（材料(cilio)缺陷與斷裂強(qiáng)度： 陶瓷的實(shí)際晶體中也存在著各種( zhn)缺陷，位錯(cuò)對(duì)形變、強(qiáng)度、結(jié)晶等過程都有影響。 實(shí)際強(qiáng)度 理論強(qiáng)度金屬材料 cs 1/10c陶瓷材料 cs 1/(4050)c 高分子聚合物 cs 1/(1001000)c）材料的強(qiáng)韌化原理：陶瓷和金屬材料中，主要的強(qiáng)化機(jī)制有：固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化；金屬還有位錯(cuò)強(qiáng)化，陶瓷有相變?cè)?/p>

6、韌。材料的界面(jimin)效應(yīng)：1. 分割效應(yīng)：分割大小(dxio)等對(duì)基體有影響；2. 不連續(xù)效應(yīng)：在界面(jimin)處各種性質(zhì)不連續(xù)；3. 功能效應(yīng)：界面處材料的透光性、隔音性不同；4. 感應(yīng)效應(yīng)：對(duì)外界條件反應(yīng)不同，如熱膨脹性。界面的重要問題：熱力學(xué)、界面偏析、界面擴(kuò)散、界面化學(xué)反應(yīng)等。材料的形狀記憶效應(yīng)：?jiǎn)纬逃洃浶?yīng)、雙程記憶效應(yīng)、全程記憶效應(yīng)第三章歸納與演繹法歸納法：主要特點(diǎn)：個(gè)別一般；結(jié)果有一定的可靠依據(jù)； 具有或然性。分類：(1) 求同法：從不同場(chǎng)合中尋找相同的因素。(2) 求異法：從兩種場(chǎng)合的差異中找出事物的因果關(guān)系。（3）同異并用法：把求同法和求異法兩種推理形式結(jié)合起來尋

7、求研究對(duì)象的因果關(guān)系（4）剩余法： 在一組復(fù)雜的自然事物或現(xiàn)象中，排除已有的因果關(guān)系后，來研究其它現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。實(shí)質(zhì)上是求異法的變種。歸納法的作用與局限性： 歸納法具有一定的科學(xué)性：其研究也是從積累大量數(shù)據(jù)到概括出一般原理的過程；歸納法具有很大的創(chuàng)造性，主要用于科學(xué)發(fā)現(xiàn)。歸納法具有局限性。是一種或然性的推理方法。演繹法演繹法的作用與局限用邏輯推理方式為科學(xué)知識(shí)提供邏輯證明；演繹法也是解釋和預(yù)見科學(xué)事實(shí)、提出科學(xué)假說的重要方法；演繹推理在檢驗(yàn)假說中也有很重要的作用；演繹法的局限性:結(jié)論包含(bohn)在前提中，難以(nny)作出新的概括(giku)； 結(jié)論可靠性受到前提制約，不絕對(duì)可靠。移植法

8、的特點(diǎn)與作用：定義：將某學(xué)科的原理、方法或技術(shù)用于研究分支科學(xué)或其它學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域的理論、技術(shù)或方法問題。它是通過橫向、縱向聯(lián)想和類比等方法進(jìn)行的，所以和類比法、聯(lián)想法有密切聯(lián)系或相似。特點(diǎn)：具有顯著的創(chuàng)新性和綜合性類型：技術(shù)移植創(chuàng)新法；原理移植創(chuàng)新法；方法移植創(chuàng)新法；綜合移植創(chuàng)新法。模型化方法：模型化：用適當(dāng)?shù)奈淖?、圖表和數(shù)學(xué)方程來表述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與行為的一種方法。數(shù)學(xué)模型具備條件：反映原型本質(zhì)特征和關(guān)系，且合理簡(jiǎn)化；能對(duì)問題進(jìn)行理論分析，邏輯推導(dǎo)；能合理描述具體研究對(duì)象，解決問題。分類：按建立的方法有理論型、經(jīng)驗(yàn)型；按變量性質(zhì)分類有確定型和隨機(jī)型；按函數(shù)關(guān)系分，有線性和非線性型等。理論模型的特

9、點(diǎn)： 關(guān)系式較復(fù)雜，有物理意義； 理論意義與實(shí)際差異大； 分析與推導(dǎo)難度較大。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷奶攸c(diǎn)： 數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析得到關(guān)系式； 性質(zhì)是唯象的或半唯象的； 應(yīng)用范圍受限制。模擬類型：模擬也稱為仿真(Simulation)，是模型化的繼續(xù)?；旧峡煞譃槿悾簬缀文M；數(shù)字模擬；物理模擬。系統(tǒng)方法在科研創(chuàng)新中的作用：系統(tǒng)方法為科技發(fā)展提供了嶄新的思想和方法。主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：系統(tǒng)方法具有重大創(chuàng)造性的功能。如阿波羅登月計(jì)劃的成功實(shí)施(韋伯博士)。系統(tǒng)方法研究各種復(fù)雜系統(tǒng)的有效手段。如用定量方法解決復(fù)雜問題，系統(tǒng)工程理論。用系統(tǒng)方法經(jīng)營(yíng)事業(yè)，可實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化。如在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)無廢物循環(huán)，可持續(xù)發(fā)展原型啟發(fā)與仿生

10、法：原型啟發(fā)法：對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行觀察、探索受到啟發(fā)來進(jìn)行科學(xué)研究和發(fā)明創(chuàng)造的。起啟發(fā)作用的事物(shw)稱為原型。仿生法：指原型(yunxng)啟發(fā)法中的原型為自然界的動(dòng)植物或自然現(xiàn)象。自然界不斷(bdun)演化和進(jìn)化物竟天擇，適者生存。創(chuàng)新的基本模式：美國(guó)創(chuàng)造工程權(quán)威奧斯本模式：發(fā)現(xiàn)問題提出設(shè)想解決問題前蘇聯(lián)科學(xué)家戈加內(nèi)夫的模式：提出問題確定目標(biāo)想象頓悟頓悟英國(guó)心理學(xué)家瓦拉斯模式：創(chuàng)造準(zhǔn)備醞釀明朗驗(yàn)證前蘇聯(lián)科學(xué)家盧克模式：提出問題收集信息醞釀?lì)D悟檢索美國(guó)貝利教授的模式：（適用工程技術(shù)）提出問題調(diào)研分析明確目標(biāo)設(shè)計(jì)方法解決最優(yōu)化試驗(yàn)驗(yàn)證第四章關(guān)于組織結(jié)構(gòu)與層次，應(yīng)注意五個(gè)共性問題：可分與窮盡、轉(zhuǎn)

11、變與守恒、樹木與森林、表象與真實(shí)、量變與質(zhì)變。量變與質(zhì)變：量變到質(zhì)變是一個(gè)普遍的規(guī)律。納米材料中更為突出：當(dāng)固體微粒尺寸逐步減小時(shí)，量變會(huì)引起物理化學(xué)性質(zhì)的質(zhì)變。在許多方面與大塊材料有明顯差別，有時(shí)候甚至是反常的。Hall-Petch效應(yīng)并不符合納米晶體材料。如晶粒50nm的銅，總伸長(zhǎng)率僅為14%，晶粒尺寸為110nm的銅，總伸長(zhǎng)率為8%，完全突破了傳統(tǒng)理論。材料性能的基本特征：1、現(xiàn)象與本質(zhì)：從現(xiàn)象的本質(zhì)來看，同一材料的不同性能只是相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在不同的外界條件下表現(xiàn)出來的不同行為。物理性能：熱性、聲學(xué)、光學(xué)、磁性等。力學(xué)性能：強(qiáng)度、彈性、塑性、韌性等?；瘜W(xué)性能：抗氧化、耐腐蝕、抗?jié)B入等。

12、復(fù)雜性能：復(fù)合、工藝、使用性能等。2、區(qū)分與聯(lián)系：材料的各種性能之間既有區(qū)別，又有聯(lián)系。要善于分析，而且是綜合分析。在不同外界條件下有不同的性能行為。3、 復(fù)合(fh)與轉(zhuǎn)換：復(fù)合效果在物理性質(zhì)間的轉(zhuǎn)換是非常普遍的。制備功能材料或元件(yunjin)，如熱電偶、光電管、電阻應(yīng)變片、壓電晶體等。4、主要(zhyo)與次要：根據(jù)具體情況，區(qū)分主要性能與次要性能。在某些情況下主次是可以轉(zhuǎn)變的。5、 常規(guī)與突變：陶瓷材料在通常情況下呈脆性，而納米超細(xì)微粒子制成的納米陶瓷有良好的韌性。材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與控制選擇與改進(jìn)：結(jié)構(gòu)與性能的系統(tǒng)分析方法：一、黑箱法 系統(tǒng)控制論的基本方法之一，是指不明確某系統(tǒng)的內(nèi)部機(jī)

13、制只是通過輸入（目的）和輸出（結(jié)果）來控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的方法。一般(ybn)表達(dá)式：Y = K f(X) 輸入(shr)為X，輸出(shch)為Y，K為傳遞函數(shù)。特點(diǎn)：一定的適用范圍；物理意義不明確；難于分析影響因素；一般用歸納法得到關(guān)系式；二、相關(guān)法 材料的組織結(jié)構(gòu)與性能有著有機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果所研究的性能在已有理論的指導(dǎo)或大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的啟示下，尋求與性能有關(guān)的結(jié)構(gòu)參量Si，建立起它們之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式： = f(Si) i=1, 2, 3, , n相關(guān)法的特點(diǎn)：是在已有的理論指導(dǎo)下或已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的啟示下進(jìn)行相關(guān)處理的；應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析法得到相關(guān)系數(shù)，應(yīng)提出相關(guān)關(guān)系的可信度；相關(guān)關(guān)系式可為性能

14、控制方法提供選擇的基礎(chǔ)，也可以為理論分析提供依據(jù)；相關(guān)關(guān)系式有一定的物理意義。三、過程法：相關(guān)法解決材料性能的現(xiàn)象問題；過程法解決材料性能的本質(zhì)問題，即深入現(xiàn)象研究本質(zhì)，又稱為分析法，與相關(guān)法相輔相成。四、環(huán)境法材料結(jié)構(gòu)的自組織現(xiàn)象：自組織理論是系統(tǒng)科學(xué)的核心理論。是指“一個(gè)系統(tǒng)的要素按照彼此的相干性、協(xié)同性或某種默契而形成特定結(jié)構(gòu)與功能的過程?！弊越M織過程不是按內(nèi)部或外部指令完成而是系統(tǒng)各要素協(xié)同運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。自然界的普遍規(guī)律：自然界中的系統(tǒng)演化、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成或有序化都是自組織的。不僅有機(jī)物遵循這個(gè)規(guī)律，無機(jī)材料界同樣存在自組織規(guī)律。材料處理、加工是開放系統(tǒng)，是自組織的。A形成、P分解，B轉(zhuǎn)

15、變，M相變等。再如P組織的形狀有片狀、細(xì)片狀、粒狀、針狀。 材料的自組織現(xiàn)象也稱為自適應(yīng)，材料中有類似于生物體的自診斷、自修復(fù)、自調(diào)整(tiozhng)、自繁殖等能力，是為了適應(yīng)環(huán)境的變化。這種功能被稱為材料的5“S”特性(txng)：自診斷(zhndun)（Self-diagnosis)、自調(diào)整（Self-tuning）、自適應(yīng)（Self-adaptive）、自恢復(fù)（Self-recovery）、自修復(fù)（Self-repairing） 材料結(jié)構(gòu)的仿生仿生學(xué)：仿生學(xué)是生物學(xué)、數(shù)學(xué)和工程技術(shù)學(xué)相互滲透而結(jié)合成的一門新興的邊緣科學(xué)。是研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以為工程技術(shù)提供新的設(shè)計(jì)思想及工作原理的

16、科學(xué)。 生物材料的優(yōu)異性能：生物材料的復(fù)合特性（優(yōu)化）；生物材料的功能適應(yīng)性（樹木傾斜）；生物材料的自愈合性（再生機(jī)能）材料的加工制備過程有三個(gè)基本共性問題： 方向：過程沿著什么方向發(fā)生的？ 途徑：過程是遵循什么途徑進(jìn)行的？ 結(jié)果：過程進(jìn)行所達(dá)到的結(jié)果如何？ 材料過程的基本原理：過程自發(fā)進(jìn)行的方向：熱力學(xué)第一、第二定律。自然過程原理：“自發(fā)過程總是沿著能量降低的方向進(jìn)行的?！辈牧线^程的途徑：遵循最小阻力原理或最小自由能原理，即反應(yīng)趨向激活能小的途徑進(jìn)行。材料過程的結(jié)果：自然過程的結(jié)果是適者生存！熱力學(xué)：方向和可能性；動(dòng)力學(xué)：途徑；結(jié)構(gòu)學(xué)：結(jié)果過程類型與過程競(jìng)擇性： 過程必須沿著能量降低的方向進(jìn)

17、行 熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的綜合影響因素 進(jìn)行的途徑和結(jié)果一般都有幾種可能性 不同過程類型與過程競(jìng)擇性 了解材料變化過程的競(jìng)擇性原理對(duì)材料的研究和過程設(shè)計(jì)與控制是非常重要的。變化過程競(jìng)擇性是自然界的普遍規(guī)律，也是社會(huì)科學(xué)的普遍規(guī)律。鑄鐵冷卻有石墨化和析出滲碳體的競(jìng)爭(zhēng)；晶粒長(zhǎng)大，高溫形變：回復(fù)與再結(jié)晶。第五章全球(qunqi)三大問題：人口(rnku)膨脹、資源(zyun)消耗、環(huán)境污染全球面臨的主要環(huán)境問題：全球氣候變暖溫室效應(yīng)、大氣污染不斷惡化、固體廢棄物不斷增加、水污染日益嚴(yán)重、酸雨蔓延、土地沙漠化侵蝕增大、海洋污染不斷加重、森林面積不斷減少。環(huán)境材料：其定義為具有良好的使用性能和與環(huán)境有良好協(xié)調(diào)

18、性的材料。 生態(tài)環(huán)境材料的分類：新能源材料：是指實(shí)現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術(shù)中所要用到的關(guān)鍵材料。新能源材料主要包括：電池材料（鎳氫、鋰離子、燃料、太陽能）；儲(chǔ)氫材料；反應(yīng)堆核能材料。當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和技術(shù)前沿包括高能儲(chǔ)氫材料、聚合物電池材料、中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)材料、多晶薄膜太陽能電池材料等。材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)LCA(Life Cycle Assessment)：評(píng)價(jià)產(chǎn)品在整個(gè)壽命周期中所造成的環(huán)境影響的方法。材料(cilio)環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)MLCA(Materials LCA)：將LCA的基本概念、原則和方法應(yīng)用(yngyng)對(duì)材料壽命周期的評(píng)價(jià)。材料環(huán)境

19、聯(lián)系(linx)的基本途徑：資源、能源、廢棄物在評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)材料時(shí)，功能性、環(huán)境性和經(jīng)濟(jì)性三者應(yīng)該相互協(xié)調(diào)，系統(tǒng)考慮。新的評(píng)價(jià)理論要求材料的功能性、環(huán)境性和經(jīng)濟(jì)性的平衡，力求材料具有高的功能或性能、低的環(huán)境負(fù)荷和低的成本。傳統(tǒng)材料，低成本靠近B區(qū)，先進(jìn)材料，較高性能，靠近C區(qū)；天然材料，與環(huán)境協(xié)調(diào)性好，靠近A區(qū)；環(huán)境材料，位于D區(qū)。生態(tài)環(huán)境(shn ti hun jn)材料的設(shè)計(jì)原則：名稱(mngchng)：綠色(l s)設(shè)計(jì)(Green Design)、生態(tài)設(shè)計(jì)(Ecological Design)、環(huán)境設(shè)計(jì)(Design for Environment)、環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)(Environment

20、 Conscious Design)定義：在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性（可拆卸性，可回收性、可維護(hù)性、可重復(fù)利用性等），并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，保證產(chǎn)品應(yīng)有的功能、使用壽命、質(zhì)量等要求。3R原則：Reduce：減少環(huán)境污染，減少能源消耗； Reuse：產(chǎn)品和零部件重新利用；Recycled：產(chǎn)品和零部件回收再循環(huán)。材料環(huán)境適應(yīng)性評(píng)估：材料與環(huán)境的作用：材料在與大氣、土壤等環(huán)境介質(zhì)的交互作用過程中，發(fā)生能量或物質(zhì)的交換而失效，如金屬材料的腐蝕、磨損、斷裂，高分子材料的老化等?；径x：Fitness-for-Service Technology(FFS技術(shù))

21、，材料適應(yīng)性評(píng)估技術(shù)是對(duì)材料繼續(xù)運(yùn)行的安全性進(jìn)行定量評(píng)定的技術(shù)。是規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的新技術(shù)?；绢愋停翰牧系沫h(huán)境適應(yīng)性是衡量材料質(zhì)量的重要屬性：（1）工況環(huán)境適應(yīng)性；（2）自然環(huán)境適應(yīng)性。工況環(huán)境適應(yīng)性評(píng)估技術(shù)的發(fā)展有三個(gè)階段：孕育期、生長(zhǎng)期、發(fā)展應(yīng)用期國(guó)際上材料環(huán)境腐蝕研究工作的發(fā)展趨勢(shì)：(1) 環(huán)境腐蝕研究國(guó)際化：例如ATLAS公司在全球其它8個(gè)國(guó)家還設(shè)立了11個(gè)特殊環(huán)境的暴露場(chǎng)；(2) 試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)化：為了提高材料的耐腐蝕性和耐老化性能及其可比性，研究工作都采用統(tǒng)一規(guī)范(gufn)和標(biāo)準(zhǔn)；(3) 試驗(yàn)服務(wù)(fw)市場(chǎng)化：世界各國(guó)的環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)中心服務(wù)于社會(huì)，也得益于社會(huì)。(4) 材料自然環(huán)境適應(yīng)

22、性評(píng)估技術(shù)開始形成(xngchng)：根據(jù)數(shù)據(jù)建立模型，進(jìn)行預(yù)測(cè)；建立加速腐蝕試驗(yàn)方法，已經(jīng)成為材料環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)中心直接推廣應(yīng)用的兩個(gè)主要方面。（國(guó)內(nèi)材料自然環(huán)境適應(yīng)性評(píng)估技術(shù)的發(fā)展：20世紀(jì)50年代，國(guó)家開始了材料自然環(huán)境腐蝕試驗(yàn)研究。1958年，建立了全國(guó)大氣、海水、土壤腐蝕性試驗(yàn)網(wǎng)站。六五期間投入腐蝕性試驗(yàn)六大類（黑色金屬、有色金屬等）353種，九萬多個(gè)試件，通過4個(gè)周期的試驗(yàn)，現(xiàn)已積累材料大氣、海水腐蝕8-16年的數(shù)據(jù)；中堿性土壤腐蝕30-35年的腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)和子庫(kù)共20個(gè)。數(shù)據(jù)已在國(guó)家建設(shè)中得到了應(yīng)用（如三峽工程），獲得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。）第六章材料設(shè)計(jì)的范圍與層次：材料設(shè)計(jì)

23、(shj)的層次 ：微觀(wigun)層次：空間尺寸約為1nm數(shù)量級(jí)，是電子(dinz)、原子、分子結(jié)構(gòu)層次的設(shè)計(jì)。介觀層次(cngc)：介于宏觀和微觀之間的狀態(tài)，一般(ybn)認(rèn)為它的尺度在納米和毫米之間，典型的尺度為1m，是組織(zzh)結(jié)構(gòu)層次的設(shè)計(jì)。宏觀層次：對(duì)應(yīng)宏觀材料，涉及大塊材料的成分、組織、性能和應(yīng)用的設(shè)計(jì)，是工程應(yīng)用層次的設(shè)計(jì)。開展材料計(jì)算設(shè)計(jì)的研究意義：促使材料科學(xué)與工程從定性描述走向定量計(jì)算；為新材料研究與開發(fā)提供理論基礎(chǔ)及優(yōu)選方案；可以加速建立計(jì)算材料科學(xué)嶄新的交叉學(xué)科。材料數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)技術(shù)及材料設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的關(guān)系：數(shù)據(jù)庫(kù)：包括材料性能及一些重要參量的數(shù)據(jù)、成分、處理

24、、試驗(yàn)條件以及材料的應(yīng)用與評(píng)價(jià)等內(nèi)容。存儲(chǔ)具體的數(shù)據(jù)值，只能查詢，不能推理，就像倉(cāng)庫(kù)一樣。知識(shí)庫(kù)：知識(shí)庫(kù)是材料成分、組織、工藝和性能之間的關(guān)系以及有關(guān)理論成果，一系列數(shù)理模型。知識(shí)庫(kù)存儲(chǔ)的是規(guī)則、規(guī)律，通過推理、運(yùn)算，也可進(jìn)行成分和工藝控制參量的計(jì)算設(shè)計(jì)。材料設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)：具有相當(dāng)數(shù)量的各種背景知識(shí)，并能運(yùn)用這些知識(shí)解決材料設(shè)計(jì)中有關(guān)問題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。以知識(shí)檢索、簡(jiǎn)單計(jì)算和推理為基礎(chǔ)的專家系統(tǒng)；以計(jì)算機(jī)模擬和計(jì)算為基礎(chǔ)的材料設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，對(duì)材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系進(jìn)行模擬或用相關(guān)理論進(jìn)行計(jì)算，以預(yù)測(cè)材料性能和工藝方案；智能專家網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。以模式識(shí)別和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)-性能和工藝-結(jié)構(gòu)關(guān)系是兩個(gè)

25、材料核心問題。建立數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)性能、成分和工藝等。第七章材料研究的物理模擬 ：基本概念：為了達(dá)到對(duì)事物本質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識(shí)，必須根據(jù)所研究對(duì)象的特點(diǎn)，把次要的非本質(zhì)的因素排除，有意提取主要和本質(zhì)的因素加以考慮和研究。即為抽象的方法。物理模擬(mn)是通過實(shí)驗(yàn)室物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍M真實(shí)物理過程的方法。如，將實(shí)際地形物理的縮小模型置于實(shí)驗(yàn)體（如風(fēng)洞、水槽等）內(nèi)，在滿足基本相似條件（包括幾何、運(yùn)動(dòng)、熱力、動(dòng)力和邊界條件相似）的基礎(chǔ)上，模擬真實(shí)過程的主要特征 。進(jìn)行(jnxng)物理模擬的前提是相似條件(tiojin)，對(duì)于材料加工來說主要包括：幾何相似條件；彈性靜態(tài)相似條件；塑性靜態(tài)相似條件；動(dòng)態(tài)相似條件

26、；摩擦相似條件；溫度相似條件。數(shù)值模擬與物理模擬的關(guān)系：物理模擬：通過建立物理模型和試驗(yàn)來了解實(shí)際系統(tǒng)的行為和特征；模擬結(jié)構(gòu)一般不能外推，準(zhǔn)確性和普遍性依賴于測(cè)量范圍和相似條件。數(shù)值模擬：利用控制方程描述過程參量變化，通過求解方程而定量；可以提供整個(gè)計(jì)算域內(nèi)的數(shù)據(jù)，對(duì)很多非線性問題可以用數(shù)值方法獲得定量結(jié)果。 數(shù)值模擬與物理模擬具有各自不同的特點(diǎn)和應(yīng)用，兩者具有互補(bǔ)性，物理模擬是數(shù)值模擬的基礎(chǔ)，數(shù)值模擬是物理模擬的歸宿，兩者的結(jié)合才能有效地解決復(fù)雜工程問題。第八章機(jī)械常見的失效形式：斷裂、表面損傷（磨損和腐蝕）和過量變形三大類。斷裂失效主要有韌性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂等類型。韌性斷裂在斷裂前

27、會(huì)產(chǎn)生明顯宏觀變形；脆性斷裂沒有宏觀變形，表現(xiàn)為突發(fā)性斷裂，常常造成災(zāi)難性的事故。機(jī)械失效分析的原因：（1）設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤；（2）材料缺陷造成的失效；（3）制造產(chǎn)生的缺陷；（4）機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的錯(cuò)誤；化學(xué)成分分析方法：平均化學(xué)成分的分析是測(cè)定材料中主量元素及微量、痕量元素的平均含量。常用的分析方法有：化學(xué)分析法和光譜分析法；無損(w sn)檢測(cè)失效分析(fnx)的基本程序和實(shí)施步驟：（1）偵察失效現(xiàn)場(chǎng)和收集(shuj)背景材料；（2）制定失效分析計(jì)劃；（3）執(zhí)行失效分析計(jì)劃；（4）綜合評(píng)定分析結(jié)果；（5）研究補(bǔ)救措施和預(yù)防措施；（6）起草失效分析報(bào)告；（7）評(píng)審失效分析報(bào)告；（8）反饋系統(tǒng)。第

28、九章科學(xué)研究能力：專業(yè)基礎(chǔ)能力（科學(xué)本能）：洞察能力、想象能力、記憶能力專業(yè)發(fā)展能力（科學(xué)智能）：邏輯思維能力、觀察與實(shí)踐能力、知識(shí)創(chuàng)新能力專業(yè)拓展能力（社會(huì)能力）：學(xué)術(shù)交流能力、協(xié)作與競(jìng)爭(zhēng)能力、社會(huì)交往能力研究生如何(rh)選題，確定(qudng)方向。選擇(xunz)課題（“三定”）：定研究“方向”；定“領(lǐng)域”：所在Lab（導(dǎo)師）固定的。定“課題”：導(dǎo)師研究生共同討論制定。既考慮工作需要,也要尊重研究生的興趣. 注重工作的連續(xù)性與新領(lǐng)域的開拓，課題難易程度要考慮研究生能力。第十章合金的基礎(chǔ)理論問題主要有： 原子結(jié)構(gòu)層次中，電子空間分布的幾率特征，它們對(duì)性質(zhì)的影響和隨濃度的變化規(guī)律。 相結(jié)構(gòu)

29、層次中，原子排布的幾率特征，它們對(duì)性質(zhì)的影響和隨濃度的變化規(guī)律。 組織結(jié)構(gòu)層次中，相和相界的化學(xué)成分、原子狀態(tài)、原子排布幾何特征，它們對(duì)性質(zhì)的影響和隨濃度的變化規(guī)律。 原子、相和組織三結(jié)構(gòu)層次之間的相關(guān)性，以及這種相關(guān)性隨濃度的變化規(guī)律。鋁鋰合金的特點(diǎn)：塑性和韌性的改善和傳統(tǒng)鋁合金相比，鋁鋰合金性能存在的問題：塑性和韌性較低，短橫向強(qiáng)度較低，各向異性較大，存在熱穩(wěn)定性問題(70左右)。鋁鋰合金塑韌性的改善： 合金化 ； 形變熱處理； 分級(jí)時(shí)效； 低Li化； 純凈化各向異性的改善：過時(shí)效、微合金化（微合金化改善彌散相種類）、交叉軋制、再結(jié)晶。鋁鋰合金(hjn)的微合金化：稀土元素(x t yun s)的作用：添加(tin ji)元素：Y、Ce、La稀土作用：細(xì)化沉淀相或使之均勻分布，如，S 相；減少雜質(zhì)原子向晶界的偏聚；延緩再結(jié)晶過程和細(xì)化晶粒尺寸；減少沿晶斷裂的傾向，提高斷裂韌性。微量Sc的合金化作用(Al3Sc, Al3 (Sc,Zr)：細(xì)化鑄錠組織，改善鑄造性能；提高合金強(qiáng)度(細(xì)晶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化，亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化)；提高合金的再結(jié)晶溫度；改變、S強(qiáng)化相的尺寸和分布；改善焊接性能；先進(jìn)鎂合金材料的發(fā)展方向：鎂合金的細(xì)晶?；憾嗑w鎂結(jié)構(gòu)特征中晶粒