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课程辅助教学软件/《学生自学平台》收集的软件介绍引言：本课程介绍了较多的晶体材料本身及结构转变过程的热力学、动力学、晶体学及组织方面的基本知识。学生主要的注意力用在理解这些知识上，很少有时间考虑计算机的飞速发展对材料科学教学及研究带来的巨大帮助和便利。也很少意识到，了解相关的软件不仅可加深对课上内容的理解，还可大大促进将来本科结业中角色的进入，给科研带来大的便利，还锻炼了独立解决问题的能力，以及英语水平。在《学生自学平台》应用2年多的时间内，因种种原因，我们感觉这些软件并未得到充分的应用。我们也在思考，在今后的课程学习考核中，以应用这些软件解决一些问题作为成绩的一部分。其目的还是培养能运用现代科技手段解决实际问题的人才，而不是仅仅记住一些书本知识。以下简单介绍我们所收集到的相关软件的用途及使用方法。一、MaterialsScienceonCD-ROM说明：这是除教学授课用自编多媒体以外最常用的、也是最适合本课程的辅助教学软件。其特点是，全部为英文。因本课程在我校定为双语课程，虽然目前开设了英语教学班，但并未能达到与中文授课内容同样多的程度。因课程内容较难，大范围直接用英文讲学生难以接受，达不到预想效果。特点二，该软件是教学用商业软件，动画形象效果很好。缺点是内容较浅，且与所用教材匹配有一定出入，如再结晶、界面两章内容基本未涉及到。所以它不可能代替我们自己编写的多媒体，只能是辅助材料。目前该软件得到较大的扩充，可上网访问。图2是位错塞积现象的模拟块。可自行设置晶粒尺寸，应力值，观察位错与障碍物交互作用造成的应力集中。图3是位错间交互作用及位错运动的模拟块，可观察不同位错的运动结果及形成的位错墙。图1MATTER软件界面图2图3PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建是模拟割阶对位错运动产生的拖曳作用的实验界面。图5是脱溶过程模拟的界面。可考察不同冷速对脱溶过程及最终组织的影响。图4图5PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建二、CaRIneCrystallography晶体学软件使用方法简介说明：这是一个既适合于教学也适合于科研的晶体学计算软件。可调用已有的晶体结构库，了解不同结构晶体三维原子排列规律，对应的极射赤面投影图，倒易点阵结构。计算不同晶面晶向间的夹角，面间距。也可晶体点阵参数、原子占位构造新相的晶体学库，算出其X射线衍射谱。使用方法是：1、激活该软件；2、打开一现有晶体学库File/Opencell(orOpencrystal)，如Al2Ni3;3、出现一具体的晶体结构后，在Rotation窗口中输入绕各轴转动的角度，点击正负方向的红箭头，晶体便相应地转动，由此可了解晶体的空间结构。4、若要看相应的极射赤面投影图，可点击极射赤面投影图小图标Creationstereoprojection或对应菜单，出现基圆图；5、在基圆图中点击鼠标右键，弹出菜单，选投影参数Parametersstereographicprojection；输入要显示的晶面/晶向/迹线，尽量用低指数；点击OK，这时出现对应于晶体结构图方位的极射齿面投影图；点击窗口中的各种红箭头，两类图便相应转动，由此可了解各种极射赤面投影图。6、若要看对应的倒易点阵图，可点击倒易点阵小图标Creationreciprocallattice（象衍射斑网络图）或对应菜单，这时出现倒易点阵图窗口。各图之间仍有对应性。7、点击区轴(Zoneaxis)图标，输入某一晶体学方向，如1,0,0，可得到对应该区轴的倒易点阵面，它也是对应的衍射谱。这种二维点阵图较简单。此时晶体结构图，极射赤面投影图也相应转到与该晶向垂直的位置。8、如果要了解该结构的晶体的X射线粉末衍射峰的分布，可点击对应的小图标CreationXRD（象棒棒图）或对应菜单，在弹出的窗口中选择使用的X射线靶后，便出现对应的X射线粉末衍射峰分布。该功能在相鉴定中会用到。其它功能可自己去摸索。图1表示可对任一个给出的单胞进行任意方向、任意角度的转动，以便看清立体结构。同时给出与立体结构方位对应的极射赤面透影图和倒易点阵。还可算出X射线衍射强度与2Q角的关系。图1PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建显示出可计算任两个方向、一个面与一个方向间的夹角以及两个面组成的晶带轴的界面。图3表示在计算不同2θ角的X射线衍射强度时，同时给出不同面的面间距。图4显示根据（不同）原子的位置建造单胞晶体学库，从而可开展进一步的晶体学研究。图5表示可给出某一织构（第八章形变中介绍）中单胞方位相对于外界坐标系（轧向-法向-侧向）的关系，以便与区分晶体学方向和晶粒取向概念。图3图4图5PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建三、Pandat热力学软件的使用方法说明：该软件可用于一些组元的相图及热力学平衡参数的计算。对三元相图，可计算水平等温截面与垂直截面。学生使用该程序可加深对相图一章原理的理解。同学们可通过使用PandetMovie演示软件了解具体的使用方法，这里不需要进一步解释。图1图1给出该软件主界面。通过从热力学数据库中调出相应元素的热力学数据，就可进行热力学点分析、线分析、面分析。图2示出面分析，即二元相图的计算。计算出的是铝镁二元相图。图2PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建为热力学点平衡计算结果。给出一定温度、压力及原始成分下，平衡时两相的成分、相对量及相应的热力学参数G，H，S等。图4是按平衡凝固条件和非平衡条件下的SCHEIL方程计算出的固相相对量随温度的变化。图5为计算出的600°C下不同成分的镁铝合金的自由能。水平线应是两相区。图6是计算出的镁铝铜三元合金液相面投影图。图5图6图3图4上图非平衡，下图平衡PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建四、ResMat-Textools/TexViewer织构分析软件的使用方法简介说明：两个软件是同一家公司设计的，ResMat主要用于从实测X射线极图数据计算各种与织构有关的图或参量；TexViewer用于展示计算的结果。两个软件都带一个TOOL工具包，可进行一系列的计算。以下是使用步骤。1、激活该软件；因这只是演示软件，多数功能因没有原始测量数据而不能使用。这里只能使用Tools菜单的计算功能。2、点击Tools菜单，选Calculationorientation’spositioninPF（计算某一取向在极图中的位置），弹出对应窗口后，要确定晶系，如Cubic；在以三个欧拉角的形式输入取向（我们课上可能只学了取向的密勒指数表示法，一些表中给出了两者的对应关系；如立方取向{100}001）的欧拉角是0，0，0；铜取向{112}111的欧拉角是90，35，45。）；在确定以哪种极图表示取向，如选用111极图；最后点击Calculate即可。3、点击Tools菜单，选MillerIndices—EulerAnglers可进行取向的两种表示法的互算（即密勒指数与欧拉角），弹出对应窗口后，要确定晶系，如Cubic；再在MillerIndices或EulerAnglers两个表之一中输入一个便可计算另一个。4、点击Tools菜单，选Calculatesymmetryorientations可计算对称取向；这是同学们易混淆的概念。如(112)[-1-11]与(11-2)[111]是等效取向，但在极图上处在不同位置。图1是RESMAT主界面。可看出，该软件可计算极图，反极图，取向分布函数，磁各向异性，弹性模量，各种重合位置点阵晶界等。图2是计算两晶粒取向差的界面。高斯取向（0，45，0）与黄铜取向（35，45，0）的取向关系是35°[011]。图3是描述高斯取向的密勒指数和欧拉角相互间换算的界面。图2图1图3PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建计算出的某一钢中的取向分布函数、{110}极图、晶粒间取向差分布、反极图。图4图5给出已知取向分布函数时，计算出织构{90，60，45}的体积百分数18%。图6给出极图的三维表达。高度方向是织构的强度。图5图6PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建维表示。图8计算了体心立方的硅钢中α-取向线上强度分布。这条取向线的特点是所有取向中平行于轧向的取向都是110。图9是计算任一取向在某一极图中位置的界面。图9图7图8PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建五、Auswert（德文‘分析’的意思）软件使用方法简介说明：本课程的一个重要的基本信息是晶体取向及表达方式。因涉及三维空间概念，较抽象，是学生常见的一个难点。该软件帮助学生建立晶体取向的空间方位、数字表达和平面二维表达的相互联系。使用方法是：1、激活该软件；因缺少许多测量数据，先只可进行单个取向及转动的分析；实测极图分析和算出的取向分布函数的分析。2、在MT-Text窗口中输入P，0，Cub，111，S，回车；可得到一基圆图；3、同样在此窗口中输入R（=Rotations），M，再输入一组以密勒指数表示的取向，便可得到对应的极图；右侧表中的红色字母表示可执行的功能，如绕各方向或某一晶轴的转动；输入O可确定另一新取向的极图；输入W可在另一窗口中显示单胞的立体位置以和极图中的投影比较；输入E可退出。4、在MT-Text窗口中输入P，1，可观看一实测或计算出的极图；这时要从文件夹中选择对应的文件，如mge8.cal；然后按表中所列功能操作；如改变等高线，改变颜色，取向旋转等；5、在MT-Text窗口中输入O（-ODF），1，则可观看一实测或计算出的取向分布函数图；这时要从文件夹中选择对应的文件，如mge8.odf(odv)；然后按表中所列功能操作；如改变等高线，改变颜色等；6、在MT-Text窗口中输入M(Miller-Euler)可在另一窗口(Window菜单中的Graphic1选项)中进行取向的两种表示法的计算。在打开的Graphic1窗口中依次输入晶系（立方或六方）和输入的指数类型，和具体指数便可得到另一指数。算后输入N关闭此窗口。图1用{111}极图表示了立方取向和其孪晶取向的有共同的[111]轴的取向关系。每一取向对应的立体图可从另一界面展示，见图2。图3是用极图表示纯铝的轧制织构。右图是该极图上的取向都绕轧向RD转90°后的情况。图2图1PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建表示六方结构镁的形变织构，是{0002}极图。图5是该样品中的织构用取向分布函数表示。图6用反极图表示孪晶关系的两个晶粒的取向。处在{111}极上的取向（111）[1̅10]发生孪生后的取向为(15̅1)[4̅1̅1]，见红点处；两者为60°[-111]的取向关系(Σ3)。图6图4图5PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建六、OIM-DataCollection软件使用方法简介说明：晶面、晶向、晶体取向、取向的择优是该课程第一章晶体学、第二章晶体结构、第八章形变、第九章再结晶和第十章固态相变要涉及的内容，是一非常基本、又难以理解的概念。许多同学尚不知取向数据是如何得到的。这里介绍一种先进的快速测取向的技术，背散射电子衍射分析技术。该软件是安装在扫描电镜上的取向获取软件。该软件帮助学生了解晶体取向是如何快速测量的。这是上世纪八十年代末、九十年代初才发展起来的晶体材料表征的一项技术。我校211工程购置了相关测试设备。可与同一学期开设的另一门专业基础课《材料分析方法》结合起来。软件使用步骤：1、激活该软件；点击Scan使处于图像