材料工程导论1课程论文 F11051015110309066孙鑫字 2.电子信息产业的进步促进材料工程的发展 2.1计算机技术的发展和材料工程的进步 如今，在材料的治炼、铸造、冷热加工、热处理、焊接等各个环节的科学研 究和工业应用中都离不开计算机的成功应用，计算机技术在材料科学与工程中的 应用也相当广泛，主要有如下几个方面。 2.1.1计算机模拟在材料工程中的应用 (1)材料固相冷却过程中的计算机模拟 该方面的工作重点国内外主要集中在淬火冷却过程中的计算机模拟，模拟计 算和分析的重点是温度场和应力场，其表现形式还包括冷却转变曲线(CCT曲线 和TTT曲线)的预测和绘制。淬火过程的计算机模拟概况和组织转变的动力学模 拟可作为具体实例。其中，计算机模拟技术己经在淬火和畸变的研究中发挥重要 作用。考虑组织转变的动力学的淬火模拟计算值与实测值符合较好。 (2)材料原子层次的计算机模拟 对相变过程中原子层次的计算机模拟目前有两种方法，分子动力法(MD法) 和蒙特一卡罗法(M-C法)。在MD法中，将n个粒子组成的体系抽象成n个互 相作用的质点，给出个质点问的相互作用势，然后对运动方程求数值解，求得 各粒子的轨迹，可以给出系统随时间的动态变化过程。M一C法是计算机对大自 由度系统性质模拟的一种普遍方法。可用M一C法进行马氏体相变动力学模拟。 采用二维模型，假设固体的弹性模量各相同性，则可计算由于形成马氏体而引起 的应变自由能和界面能，得出马氏体绝热转变曲线。模拟的结果与马氏体相变的 实验规律相符。此外，M一C法在合金的有序一无序、一级相变、晶粒生长和晶 界偏析、薄膜生长等材料研究中已得到许多应用。 (3)金属凝固状态的计算机模拟 主要有微观模拟、宏观模拟和宏观一微观耦合模拟三种。目前较为成熟的是 宏观模拟。宏观模拟是从传热学观点研究金属或合金的固态的状态变化过程，研 究铸件与铸型热交换规律所确定的温度场，在存在相变的情况下求得连续性方程 第5页共11页材料工程导论Ⅰ课程论文 F1105101 5110309066 孙鑫宇 第 5 页 共 11 页 2.电子信息产业的进步促进材料工程的发展 2.1 计算机技术的发展和材料工程的进步 如今，在材料的冶炼、铸造、冷热加工、热处理、焊接等各个环节的科学研 究和工业应用中都离不开计算机的成功应用，计算机技术在材料科学与工程中的 应用也相当广泛，主要有如下几个方面。 2.1.1 计算机模拟在材料工程中的应用 （1）材料固相冷却过程中的计算机模拟 该方面的工作重点国内外主要集中在淬火冷却过程中的计算机模拟，模拟计 算和分析的重点是温度场和应力场，其表现形式还包括冷却转变曲线(CCT 曲线 和 TTT 曲线)的预测和绘制。淬火过程的计算机模拟概况和组织转变的动力学模 拟可作为具体实例。其中，计算机模拟技术已经在淬火和畸变的研究中发挥重要 作用。考虑组织转变的动力学的淬火模拟计算值与实测值符合较好。 （2）材料原子层次的计算机模拟 对相变过程中原子层次的计算机模拟目前有两种方法，分子动力法（MD 法） 和蒙特—卡罗法（M-C 法）。在 MD 法中，将 n 个粒子组成的体系抽象成 n 个互 相作用的质点，给出 n 个质点问的相互作用势，然后对运动方程求数值解，求得 各粒子的轨迹，可以给出系统随时间的动态变化过程。M—C 法是计算机对大自 由度系统性质模拟的一种普遍方法。可用 M—C 法进行马氏体相变动力学模拟。 采用二维模型，假设固体的弹性模量各相同性，则可计算由于形成马氏体而引起 的应变自由能和界面能，得出马氏体绝热转变曲线。模拟的结果与马氏体相变的 实验规律相符。此外，M—C 法在合金的有序—无序、一级相变、晶粒生长和晶 界偏析、薄膜生长等材料研究中已得到许多应用。 （3）金属凝固状态的计算机模拟 主要有微观模拟、宏观模拟和宏观—微观耦合模拟三种。目前较为成熟的是 宏观模拟。宏观模拟是从传热学观点研究金属或合金的固态的状态变化过程，研 究铸件与铸型热交换规律所确定的温度场，在存在相变的情况下求得连续性方程