材料科學(xué)顯微結(jié)構(gòu)模型,顯微結(jié)構(gòu)對材料應(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)微觀尺度(納米一微米一毫米之間)。在這一中等長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)對材料應(yīng)用的重要性),在這一尺度將會表現(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)動和晶粒間的相互作用;結(jié)構(gòu)力學(xué)模型可通過有限元算法表達(dá),可以用于描述宏觀工件的力學(xué)性能。對于材料科學(xué)家們來說,跨越不同長度尺度間的過渡區(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)的轉(zhuǎn)變所做的努力。
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