材料科學研究方法

《普通高等教育十一五國家級規劃教材：材料科學研究方法（第2版）》介紹了材料科學與工程學科各要素及其內在關係和材料科學研究與技術開發過程的思路、方法。主要包括：材料及研究方法的發展史，材料科學的共性，材料組成、製備、結構、性質、環境等要素間系統工程的有機聯繫，材料研究開發的基本科學方法，材料設計與模擬，材料結構設計與系統分析，材料失效分析方法，材料科學研究選題、試驗及總結等。同時，也介紹了目前材料科學研究的前沿重點和發展趨勢。

《普通高等教育十一五國家級規劃教材：材料科學研究方法（第2版）》可作為材料類本科各專業的基礎平台課程的教材和研究生教學用書，也可供從事材料科學與工程工作的有關人員作參考。 ^[2] 

第1章 材料科學發展史

1.1 物質與材料

1.1.1 自然界中的元素和物質

1.1.2 材料的作用與分類

1.2 材料發展簡史

1.2.1 古代材料發展史

1.2.2 近代材料發展史

1.3 當代材料發展和展望

1.3.1 材料發展的歷程和趨勢

1.3.2 多種材料的共存

第2章 材料科學共性

2.1 全材料科學的形成

2.1.1 材料學科的細分化到綜合

2.1.2 材料學科的交叉和滲透

2.1.3 材料科學與工程的形成

2.1.4 材料科學與工程學科的地位和特點

2.2 材料科學的共性規律

2.2.1 晶體學結構規律

2.2.2 材料缺陷與斷裂強度

2.2.3 材料的相變原理

2.2.4 材料的形變與斷裂規律

2.2.5 材料的強韌化原理

2.3 材料的共同效應

2.3.1 材料的界面效應

2.3.2 材料的表面效應

2.3.3 材料的複合效應

2.3.4 材料的形狀記憶效應

2.3.5 材料的動態效應

2.3.6 材料的環境效應

2.3.7 材料的納米效應

第3章 材料科學研究基本方法

3.1 科學研究的基本類型

3.2 科學研究選題與創新

3.2.1 科學研究選題的基本原則

3.2.2 科學研究選題的來源與計劃

3.3 歸納與演繹法

3.3.1 歸納法

3.3.2 演繹法

3.3.3 歸納與演繹的關係

3.4 分析與綜合法

3.4.1 分析的作用與特點

3.4.2 綜合的作用與特點

3.5 類比與移植法

3.5.1 類比法的作用與侷限性

3.5.2 移植法的特點與作用

3.6 數學與模型法

3.6.1 數學方法及其應用

3.6.2 模型化方法

3.7 系統方法

3.7.1 系統方法的基本原則

3.7.2 系統方法的基本步驟

3.7.3 系統方法在科研創新中的作用

3.8 假説與理論法

3.8.1 科學假説的特點和作用

3.8.2 科學理論的基本特徵與結構要素

3.9 原型啓發法與仿生法

第4章 材料結構設計與系統分析

4.1 材料結構與性能的基本特性

4.1.1 材料結構的基本特性

4.1.2 材料性能的基本特性

4.2 結構穩定性與設計

4.2.1 材料結構的穩定性

4.2.2 材料結構的測定與表徵

4.2.3 材料結構的設計與控制

4.3 結構與性能的系統分析

4.3.1 黑箱法

4.3.2 相關法

4.3.3 過程法

4.3.4 環境法

4.4 材料結構的自組織與仿生

4.4.1 材料的耗散結構

4.4.2 材料的自組織現象

4.4.3 智能結構與屬性評定

4.4.4 材料結構的仿生

4.5 材料過程的能量分析方法

4.5.1 材料過程的基本原理

4.5.2 材料過程的能量分析方法

第5章 材料使用與環境評價方法

5.1 材料與環境、資源的關係

5.1.1 材料生產對環境和資源的影響

5.1.2 生態環境材料與能源材料

5.2 材料環境協調性評價與設計

5.2.1 材料環境協調性評價

5.2.2 材料環境協調性設計

5.3 材料環境適應性評估

5.3.1 材料工況環境適應性評估

5.3.2 材料自然環境適應性評估

第6章 材料（計算）設計與方法

6.1 材料（計算）設計概述

6.1.1 材料設計的發展歷程

6.1.2 材料設計範圍與層次

6.1.3 材料設計的任務

6.2.材料設計的主要途徑與方法

6.2.1 從相圖角度進行設計

6.2.2 從數量冶金學角度進行設計

6.2.3 基於量子理論的設計

6.2.4 基於物理、數值模擬的設計

6.2.5 多尺度材料模型與計算設計

6.2.6 材料（計算）設計的主要技術

6.3 數學方法在材料（計算）設計中的應用

6.3.1 有限元法

6.3.2 遺傳算法

6.3.3 分形理論

6.3.4 其他方法

6.4 材料（計算）設計實例

6.4.1 複合材料（計算）設計

6.4.2 超硬材料（計算）設計

6.4.3 工程應用層次的材料（計算）設計

第7章 材料研究的模型化與模擬

7.1 材料研究的模型化

7.1.1 模型化的基本概念

7.1.2 數值模型化與模擬

7.1.3 模型的基本範疇與分類

7.1.4 模型化的基本思路

7.2 材料研究的物理模擬

7.2.1 物理模擬基本概念

7.2.2 金屬塑性加工物理模擬

7.2.3 薄板衝壓工藝模擬技術

7.2.4 塑料注射成形過程模擬仿真

7.3 材料研究的數值模擬

7.3.1 鑄造工藝過程的數值模擬

7.3.2 計算機數值模擬應用的實例

第8章 材料失效分析方法

8.1 材料失效分析基本概念

8.1.1 失效分析的意義

8.1.2 失效分析和失效學

8.1.3 機械失效形式和產生原因

8.1.4 材料失效形式

8.2 失效分析的基本思路

8.2.1 以失效抗力為主線的分析思路

8.2.2 失效樹分析法

8.2.3 特性因素圖分析法

8.3 失效分析的基本方法

8.3.1 化學成分分析

8.3.2 力學性能的測試及分析

8.3.3 顯微組織分析

8.3.4 應力分析

8.3.5 無損檢測技術

8.3.6 斷口分析

8.3.7 裂紋分析

8.3.8 腐蝕、磨損和環境分析

8.4 失效分析的基本程序和實施步驟

第9章 材料經濟學

9.1 概念

9.2 材料的循環

9.2.1 生態材料

9.2.2 再生材料

9.2.3 綠色材料技術

9.3 材料的選用與競爭

9.3.1 材料選用的基本原則

9.3.2 各類材料的競爭

9.3.3 材料競爭的國際化

9.4 材料的經濟分析

9.4.1 材料經濟分析方法

9.4.2 材料經濟的能源與環境因素

9.4.3 材料經濟的潛在效益

第10章 材料科學發展重點與趨勢

10.1 開發先進材料，發展高技術產業

10.1.1 信息功能材料

10.1.2 生物材料

10.1.3 其他功能材料

10.1.4 功能複合材料

10.1.5 生態環境材料

10.1.6 能源材料

10.2 納米材料與納米技術

10.3 材料製備技術的開發

10.3.1 材料製備技術是材料開發的關鍵

10.3.2 注重材料的應用開發研究

10.4 材料設計與一體化技術

10.5 材料性質檢測與評價

1O.6 材料科學基礎理論的深入研究

10.6.1 開拓超微結構的領域

10.6.2 探測電子關聯體系中的寶藏

10.6.3 開拓有機材料的新領域

10.7 傳統材料與表面技術

10.7.1 高性能金屬材料

1O.7.2 陶瓷材料

10.7.3 材料表面技術

習題

參考文獻 ^[1]