分享:位錯(cuò)理論與加工硬化研究大師Nabarro教授與Kuhlmann-Wilsdorf教授
1. 引言
材料科學(xué)基礎(chǔ)(以下簡(jiǎn)稱材科基)課程中介紹的Peierls–Nabarro力是學(xué)生非常熟悉的知識(shí)點(diǎn),所以Nabarro教授是學(xué)生熟知的位錯(cuò)大師。Kuhlmann-Wilsdorf教授在位錯(cuò)引起的加工硬化及與位錯(cuò)相關(guān)的形變組織研究成果雖也出現(xiàn)在材科基中,但沒有以她的名字命名,所以學(xué)生不熟悉她的名字。與位錯(cuò)理論相關(guān)的主要研究者是Mott,Nabarro,F(xiàn)rank,F(xiàn)riedel,Cottrell等,將Nabarro與Kuhlmann-Wilsdorf聯(lián)系在一起討論,估計(jì)很多人難以理解。作為講授材科基課程的教師,將二人在本文中一起討論,原因是:(1)兩位位錯(cuò)研究大師都到過北京科技大學(xué)進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。(2)兩人有過很長(zhǎng)的一段合作研究位錯(cuò)經(jīng)歷,都在英國(guó)布里斯托(Bristol)大學(xué)、南非Witwatersrand大學(xué)工作。特別是Nabarro 2006年去世后,Kuhlmann-Wilsdorf于2009年在材料科學(xué)進(jìn)展(Progress in Materials Science)期刊上發(fā)表了紀(jì)念Nabarro的文章,不僅介紹了兩人深厚的友誼,也介紹了兩人在學(xué)術(shù)上的不同觀點(diǎn)。(3)Nabarro來自位錯(cuò)理論研究最深入的英國(guó)布里斯托大學(xué)、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者M(jìn)ott教授擔(dān)任主任的物理研究所,而Kuhlmann-Wilsdorf最早來自同樣有悠久位錯(cuò)研究歷史的德國(guó)G?ttingen大學(xué),該大學(xué)與位錯(cuò)研究有關(guān)的大師有Prandtl,Becker,Masing,Haasen等,以及Becker的學(xué)生Boas和Orowan。另外,R. Cahn在其主編的物理冶金學(xué)“圣經(jīng)”——《物理冶金學(xué)》(第2版)一書中,位錯(cuò)一章是他邀請(qǐng)Kuhlmann-Wilsdorf撰寫的,說明她在位錯(cuò)理論上的影響力是很大的。作者撰文的核心目的是將材科基課程中與他們兩人有關(guān)的概念整理出來介紹給材料專業(yè)的學(xué)生,希望能提升他們的學(xué)習(xí)效果和專業(yè)興趣。同時(shí)了解兩人的友誼和學(xué)術(shù)上的不同觀點(diǎn)有助于培養(yǎng)我們的批判思維能力和質(zhì)疑的態(tài)度。圖1將本文討論的幾個(gè)方面的關(guān)系以線路圖方式給出,以避免較多瑣碎細(xì)節(jié)可能產(chǎn)生的理解混亂。
2. Nabarro教授與Kuhlmann-Wilsdorf教授生平簡(jiǎn)介及他們研究軌跡的交集
2.1 Nabarro簡(jiǎn)介[1]
Frank R. N. Nabarro教授(1916—2006)是理論物理學(xué)家,固體物理的先驅(qū),也是位錯(cuò)及金屬強(qiáng)度理論奠基人;他還是教育家,反對(duì)種族隔離,提倡各種族都有平等受教育的機(jī)會(huì)。1940年Nabarro教授獲得牛津大學(xué)學(xué)士學(xué)位,因第二次世界大戰(zhàn)中斷學(xué)業(yè),1941—1945年服兵役,但在1940年他就發(fā)表了4篇文章,其中含有與Mott教授合作發(fā)表的文章。他的《晶體位錯(cuò)理論》(Theory of Crystal Dislocations)著作[2]現(xiàn)在仍然是經(jīng)典書籍,這本1967年出版的著作是基于他1952年發(fā)表的文章《靜態(tài)位錯(cuò)的數(shù)學(xué)理論》(Mathematical theory of stationary dislocations)[3]。Nabarro研究位錯(cuò)是個(gè)偶然的事件,在Bristol大學(xué)Mott教授分配給他的課題是研究磁學(xué)中的矯頑力與磁疇壁移動(dòng)問題,但幾個(gè)月后他發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題已被德國(guó)學(xué)者(R. Becker)解決,因此他改換課題,開始研究位錯(cuò)。Nabarro的研究集中在兩個(gè)方面:一是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)克服第二相粒子需要的應(yīng)力(即析出強(qiáng)化),二是純金屬中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)需要克服的摩擦阻力(點(diǎn)陣阻力,P–N應(yīng)力)。他還預(yù)測(cè)了高溫、低速應(yīng)變時(shí)通過空位運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的“蠕變”現(xiàn)象,即Nabarro–Herring低溫蠕變機(jī)制。
1945—1949年,Nabarro在英國(guó)Bristol大學(xué)任研究員,和J. Eshelby、C. Frank兩位英國(guó)皇家學(xué)院院士一起在諾貝爾獎(jiǎng)得主N. F. Mott教授手下工作。后來Nabarro去英國(guó)伯明翰大學(xué)擔(dān)任冶金系講師,和A. Cottrell一同工作(北京科技大學(xué)柯俊院士畢業(yè)于這個(gè)學(xué)校并獲得終身講師位置,與Cottrell是同事)。此時(shí),Nabarro已經(jīng)是晶體位錯(cuò)和塑性方面的名人。1953年,南非約翰內(nèi)斯堡的Witwatersrand大學(xué)邀請(qǐng)Nabarro擔(dān)任物理系的教授和主任,以提高大學(xué)的冶金研究水平,幫助其發(fā)展工業(yè)。后來Nabarro成為南非物理研究會(huì)副主席,并于1971年當(dāng)選英國(guó)皇家學(xué)院院士。
1980年,Nabarro教授曾擔(dān)任北荷蘭出版公司的權(quán)威性著作《固體中的位錯(cuò)》(Dislocations in Solids)五卷本的總編輯。該書由全球相關(guān)領(lǐng)域?qū)<易珜懙难芯课恼陆M成,其中Nabarro教授的論文(共發(fā)表過163篇)每卷的入選量可達(dá)二、三十篇。1996年,由于對(duì)晶體塑性的研究貢獻(xiàn),Nabarro當(dāng)選為美國(guó)工程院院士,榮譽(yù)教授。在紀(jì)念Nabarro的報(bào)紙上,記者這樣寫到:“從位置到位錯(cuò),Nabarro將障礙變成了機(jī)遇(From Locations to Dislocations: Frank Nabarro Turns Obstructions into Opportunities)”(圖2)。
Nabarro于1995年獲美國(guó)的Mehl獎(jiǎng)[4](圖3)。他報(bào)告的題目是《高溫合金中的筏化》,即高溫合金γ相基體中γ′有序相析出物形狀在應(yīng)力作用下的演變規(guī)律及驅(qū)動(dòng)力,這是他在應(yīng)變能影響析出相形貌工作的繼續(xù)。
上世紀(jì)20年代歐洲的科學(xué)家們,如G. Masing從固體力學(xué)性質(zhì)的觀察和實(shí)驗(yàn)出發(fā),M. Polanyi從計(jì)算出發(fā),研究實(shí)際晶體力學(xué)強(qiáng)度遠(yuǎn)低于完整晶體理論強(qiáng)度的問題。這些都為1934年G. I. Taylor、M. Polanyi、E. Orowan三人提出位錯(cuò)模型打下基礎(chǔ),而這些人都出自哥廷根大學(xué)。
Doris Kuhlmann-Wilsdorf(1922—2010)女士在德國(guó)哥廷根大學(xué)獲得博士學(xué)位,師從G Masing教授。Kuhlmann-Wilsdorf是哥廷根大學(xué)物理所所長(zhǎng)R Becker教授[6](提出著名的Becker–Doering形核理論)的養(yǎng)女。哥廷根大學(xué)有著研究位錯(cuò)的悠久歷史,如L. Prandtl(空氣動(dòng)力學(xué)專家)、R. Becker(理論物理學(xué)家)、G Masing和P. Haasen(金屬物理學(xué)家,Becker教授的養(yǎng)子)。另外,E. Orowan、W. Boas也是Becker在柏林技術(shù)大學(xué)的學(xué)生。
1949年Kuhlmann-Wilsdorf在Nabarro的推薦下在英國(guó)布里斯托大學(xué)Mott教授的物理實(shí)驗(yàn)室做博士后,與Nabarro一同工作并研究位錯(cuò)。隨后Kuhlmann-Wilsdorf與丈夫Wilsdorf(具有出色的電鏡使用及管理能力)一同去南非Witwatersrand大學(xué)工作,與在該大學(xué)擔(dān)任物理系主任的Nabarro關(guān)系密切,為Nabarro提供了諸多幫助[1]。因不滿南非的政治環(huán)境,反對(duì)種族隔離,1956年Wilsdorf夫婦離開南非到美國(guó)賓西法尼亞大學(xué)工作,1963年又分別轉(zhuǎn)到美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)工程物理系任教授(Kuhlmann-Wilsdorf)和材料系任主任(Wilsdorf)。Kuhlmann-Wilsdorf的研究領(lǐng)域是塑性變形、晶體缺陷、金屬表面和力學(xué)性能,并且集中在加工硬化、摩擦學(xué)、熔化和電氣接觸。1984年美國(guó)TMS-AIME秋季年會(huì)在底特律舉辦,在“位錯(cuò)理論50年”研討會(huì)上Kuhlmann-Wilsdorf做了“1934—1984年間的加工硬化理論”總結(jié)報(bào)告,也介紹了自己的不同加工硬化理論[7]。她還提出了相似性原理(Principle of similitude),指出形變量不同時(shí),形變胞狀組織形變不變,只是尺寸在均勻變小。
Kuhlmann-Wilsdorf是美國(guó)工程院院士,從1947年到2000年發(fā)表了近300篇文章。1988年因其金屬塑性變形理論而獲得德國(guó)材料學(xué)會(huì)最高獎(jiǎng)Heyn Medal,當(dāng)時(shí)她報(bào)告題目是《通過低能位錯(cuò)結(jié)構(gòu)理論LEDS構(gòu)建本構(gòu)方程從而推動(dòng)金屬工業(yè)》。2001年因?qū)I(yè)機(jī)械的改進(jìn),包括與電動(dòng)刷有關(guān)的6項(xiàng)發(fā)明專利被提名為Christopher J. Henderson發(fā)明獎(jiǎng),她發(fā)明的金屬纖維小刷子對(duì)單極電器的成功研究很關(guān)鍵。2002年獲美國(guó)Campbell獎(jiǎng)[8],見圖4。
Kuhlmann-Wilsdorf去世后,美國(guó)佛吉尼亞大學(xué)材料科學(xué)與工程系在院刊上發(fā)布紀(jì)念她的文章,見圖5。該校的一座咖啡廳大樓以她們夫婦名字命名,大樓內(nèi)有他們夫婦的大幅油畫[6]。
1)Peierls–Nabarro 點(diǎn)陣應(yīng)力。R. Peierls于1940年[9]提出簡(jiǎn)單立方晶體中刃型位錯(cuò)的點(diǎn)陣模型,計(jì)算了應(yīng)力場(chǎng)和位錯(cuò)能量,Nabarro[10]于1947年又修正了Peierls的結(jié)果,完成了著名的Peierls–Nabarro位錯(cuò)點(diǎn)陣模型。1997年在P–N力理論提出的50周年時(shí)Nabarro專門撰文回顧了這段歷史[11]。
2)位錯(cuò)塞積公式及塞積群中位錯(cuò)的分布。塞積現(xiàn)象是位錯(cuò)與障礙(晶界與相界)的交互作用產(chǎn)物。位錯(cuò)源產(chǎn)生的同號(hào)位錯(cuò)不能跨過界面而堆積在障礙物附近,從而產(chǎn)生應(yīng)力集中,可以誘發(fā)其它位置新的位錯(cuò)源,也阻礙其它位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng),或誘發(fā)微裂紋。一同在Mott教授領(lǐng)導(dǎo)下的布里斯托實(shí)驗(yàn)室的J. D. Eshelby,F(xiàn). C. Frank和F. R. N. Nabarro三人于1951年定量解出塞積位錯(cuò)群中各位錯(cuò)的位置[12]。Nabarro雖然在文章中排名第三,但他最先計(jì)算出的塞積群中的位錯(cuò)總數(shù)目,只是Eshelby推導(dǎo)出更完善、更普適的表達(dá)[1]。
3)Nabarro于1950年先預(yù)測(cè)了晶界對(duì)流變應(yīng)力的貢獻(xiàn)反比于晶粒直徑的平方根[1,13](即Hall–Petch關(guān)系),后被Hall(1951年)、Petch(1953年)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。Nabarro認(rèn)為位錯(cuò)塞積群分布在取向不利的晶粒中,位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙有兩類,一類是靠熱激活可以克服的弱障礙,另一類是只能靠外力克服的障礙(如晶界),以塞積群為例就可建立晶界強(qiáng)化模型和對(duì)應(yīng)的反比關(guān)系。但Nabarro的這篇文章是在1949年一個(gè)英國(guó)流變學(xué)者的學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表的,因而受物理冶金方面的學(xué)者關(guān)注較少[1]。
4)固態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)析出第二相形態(tài)與彈性應(yīng)力場(chǎng)的關(guān)系式。這是在材科基教材第10章相變?cè)碇薪榻B的。Nabarro于1940年分析了固態(tài)相變時(shí)非共格核心形成時(shí)的彈性應(yīng)變能阻力[14−15],定量求出圓盤狀、球狀、針狀第二相對(duì)彈性應(yīng)變能的不同貢獻(xiàn),推導(dǎo)出教材中引用的彈性應(yīng)變量關(guān)系式;結(jié)果表明,片狀析出物彈性應(yīng)變能最低,球狀的最高,見圖6。
5)碳在鐵中產(chǎn)生的Snoek氣團(tuán)現(xiàn)象。Snoek效應(yīng)指溶質(zhì)原子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)引起內(nèi)耗峰,由內(nèi)耗峰可計(jì)算出這個(gè)過程的激活能。這與位錯(cuò)不一定相關(guān)。Snoek氣團(tuán)是指間隙原子與應(yīng)力場(chǎng)的交互作用而擇尤分布在順著拉應(yīng)力軸方向分布的間隙位置,這個(gè)應(yīng)力場(chǎng)可以不是位錯(cuò)產(chǎn)生。材科基課程中特指螺位錯(cuò)的切應(yīng)力場(chǎng)導(dǎo)致的溶質(zhì)原子在位錯(cuò)線上擇尤分布及富集現(xiàn)象。直接觀察其存在是很難的,但用內(nèi)耗法可以間接的測(cè)出;針對(duì)螺位錯(cuò)上富集的溶質(zhì)原子進(jìn)行理論分析(Snoek釘扎),計(jì)算螺位錯(cuò)擺脫氣團(tuán)釘扎所需的外應(yīng)力應(yīng)該是多少。Nabarro于1948年計(jì)算了在位錯(cuò)線擇尤富集溶質(zhì)原子的Snoek氣團(tuán)[16]。
6)在晶體中,柏氏回路用以定出位錯(cuò)的特征量——柏氏矢量b,而在液晶中,則用Frank–Nabarro回路來定出向錯(cuò)的特征量s[17]。液晶也是Nabarro上世紀(jì)70~80年代研究的一個(gè)興趣點(diǎn)。
Kuhlmann-Wilsdorf教授比Nabarro小6歲,開始研究位錯(cuò)晚于Nabarro,她1948年在哥廷根大學(xué)博士畢業(yè)后,位錯(cuò)理論已初步形成,因此她主要研究位錯(cuò)對(duì)加工硬化及對(duì)應(yīng)的形變組織變化的影響,從1947年的第一篇文章到2009年去世的前一年,持續(xù)一生研究加工硬化理論。但在材科基課程中很少有與她名字直接相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。
1) 伴生位錯(cuò)邊界(我們習(xí)慣叫界面)(Incidental dislocation boundaries,IDB)與幾何必需邊界(Geometrical necessary boundaries,GNB)。如圖7,基于位錯(cuò)滑移產(chǎn)生的形變組織涉及一系列術(shù)語,如位錯(cuò)纏結(jié),胞塊(CB),稠密位錯(cuò)墻,伴生位錯(cuò)界面,幾何必需界面,顯微帶等等,這些在材科基課程中進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹,其中伴生位錯(cuò)界面(IDB)與幾何必需界面(GNB)兩個(gè)術(shù)語是Kuhlmann-Wilsdorf和N Hansen教授提出的[18],Hansen將其系統(tǒng)總結(jié)成形變組織的形成規(guī)律,編在最新的第5版《物理冶金學(xué)》中。
2) 在Eshelby、Nabarro計(jì)算的塞積位錯(cuò)分布位置基礎(chǔ)上,Kuhlmann-Wilsdorf與其丈夫合作在1958年借助計(jì)算機(jī)計(jì)算了80個(gè)位錯(cuò)塞積時(shí)位錯(cuò)的分布并在實(shí)驗(yàn)上加以證實(shí)[19]。
3) Kuhlmann-Wilsdorf[20]1962年提出形變產(chǎn)生新位錯(cuò)的不均勻分布(位錯(cuò)纏結(jié))造成短程交互作用而產(chǎn)生加工硬化,這是材科基教材中介紹的4種加工硬化機(jī)制中的最后一個(gè),前三個(gè)屬于長(zhǎng)程交互作用,最后一個(gè)是局部應(yīng)力場(chǎng)(短程交互作用)引起的硬化。短程交互作用機(jī)制還有Mott提出的帶割階位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)提高阻力的加工硬化機(jī)制。
4) 確定運(yùn)動(dòng)中的位錯(cuò)更有效地吸收空位[19],位錯(cuò)與點(diǎn)缺陷的交互作用中,除了與溶質(zhì)原子的交互作用(Cottrell氣團(tuán)等)外,也與空位點(diǎn)缺陷發(fā)生交互作用。她提出運(yùn)動(dòng)中的或剛停止運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)因擺脫了溶質(zhì)或雜質(zhì)的吸附,更容易吸收周圍的空位。
5) 加工硬化的低能位錯(cuò)結(jié)構(gòu)(Low energy dislocation structure, LEDS)理論[6,8,20]。在1962年提出的可以全面表述應(yīng)力–應(yīng)變曲線上各階段的加工硬化理論后,LEDS理論也稱Mesh–Length理論(網(wǎng)格長(zhǎng)度理論),是后面LEDS理論最初的名字。Kuhlmann-Wilsdorf于1987年又提出更系統(tǒng)的LEDS理論。LEDS理論是普適的低能結(jié)構(gòu)(Low energy structure, LES)理論中適合于位錯(cuò)結(jié)構(gòu)的一種特殊,普適的低能結(jié)構(gòu)理論適用于各種不同形變機(jī)制,包括塑料在內(nèi)的各種材料的形變。LEDS理論認(rèn)為,隨形變量的加大,形變過程中要開動(dòng)不同滑移系,位錯(cuò)交互作用、增殖等會(huì)演變成各種組織,如位錯(cuò)纏結(jié)、稠密位錯(cuò)墻、小角度晶界、顯微帶等,位錯(cuò)之間總是發(fā)生強(qiáng)烈的交互作用,但這些過程總是伴隨系統(tǒng)能量降低的過程,隨位錯(cuò)密度增加,高位錯(cuò)密度區(qū)和低位錯(cuò)密度區(qū)組成的類似等軸亞晶組織特點(diǎn)不變,只是平均尺度在減小,具有相似性(Similitude),這是從能量學(xué)的角度說明為何是這樣的組織演變。
Nabarro成名很早,1948年在斯圖加特市召開德國(guó)材料學(xué)會(huì)DGM年會(huì)時(shí),Nabarro是專門受邀請(qǐng)的國(guó)外參會(huì)者,會(huì)議期間, Kuhlmann-Wilsdorf向Nabarro介紹了自己的理論,并利用自己較好的英語水平充當(dāng)翻譯,幫助不太會(huì)英語的參會(huì)德國(guó)著名學(xué)者及行政人員與Nabarro進(jìn)行有效溝通,從此建立了2人之間的友誼。經(jīng)Nabarro介紹她進(jìn)入以位錯(cuò)研究著稱的英國(guó)布里斯托大學(xué)Mott實(shí)驗(yàn)室。因此Nabarro對(duì)Kuhlmann-Wilsdorf在位錯(cuò)領(lǐng)域的研究有引領(lǐng)的作用。此外,兩人共同在南非的Witwatersrand大學(xué)工作數(shù)年。1962年Kuhlmann-Wilsdorf提出“網(wǎng)格長(zhǎng)度”加工硬化理論(Mesh–Length theory),后來演變?yōu)榈湍芪诲e(cuò)結(jié)構(gòu)的加工硬化理論。因這個(gè)理論沒能很好地被當(dāng)時(shí)加工硬化理論主流派接受(如Mott,Nabarro,Seeger,F(xiàn)rank,Cottrell,Basinski等),她在多篇文章中為自己的理論特色及其它理論的不足之處進(jìn)行了論證[6−8,21],例如在2009年材料類權(quán)威期刊《材料科學(xué)進(jìn)展》(Progress in materials science)中發(fā)表的紀(jì)念Nabarro的文章[6]中(圖8)。這篇文章的第一部分是回憶兩人的友誼,她認(rèn)為Nabarro對(duì)加工硬化理論影響很大,但Nabarro反對(duì)她的低能位錯(cuò)結(jié)構(gòu)理論(LEDS)。LEDS理論基于Taylor早在1934年就提出的加工硬化理論,認(rèn)為所有固體的塑性形變,不論是不是以位錯(cuò)機(jī)制進(jìn)行,都會(huì)按牛頓第三定律那樣保持力的平衡,逐漸向自由能最低狀態(tài)轉(zhuǎn)變。這種理論會(huì)取代Nabarro支持的位錯(cuò)自組織(‘‘Self-organizing dislocation structures’’ approach, SODS)理論,但Nabarro認(rèn)為這種理論難以理解。
北京科技大學(xué)金屬物理專業(yè)的柯俊院士從改革開放的一開始就與國(guó)際各領(lǐng)域的專家保持密切聯(lián)系,先后邀請(qǐng)了Kuhlmann-Wilsdorf和Nabarro來北京科技大學(xué)訪問,但2人來北京科技大學(xué)的時(shí)間相差近20年。
2006年6月Nabarro到中國(guó)西安參加第14屆材料的強(qiáng)度國(guó)際會(huì)議時(shí),柯俊院士邀請(qǐng)其來北京科技大學(xué)訪問,在中國(guó)材料名師講壇上做了題為《高強(qiáng)度金屬化合物的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)——碳化鎢的滑移研究》的報(bào)告,徐金梧校長(zhǎng)向其贈(zèng)送了紀(jì)念品,當(dāng)時(shí)的萬發(fā)榮教授,王戈副校長(zhǎng),謝建新院長(zhǎng),柯俊院士參加了報(bào)告會(huì)(圖9)。
圖10給出我國(guó)金屬物理學(xué)家、內(nèi)耗研究大師葛庭燧先生于1985年在日本的國(guó)際位錯(cuò)大會(huì)上與Nabarro的合照[22],是我國(guó)科學(xué)家與國(guó)際位錯(cuò)研究大師Nabarro學(xué)術(shù)共同研究的見證。葛庭燧先生研究各種晶體缺陷,自然也研究位錯(cuò)。而他擅長(zhǎng)的內(nèi)耗法可以研究并區(qū)分點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷本身的動(dòng)力學(xué)行為及它們間交互作用行為。
圖11(a)為北京科技大學(xué)金屬物理專業(yè)柳得櫓教授1981年夏季在北京作為柯俊院士研究組成員,接待了Wilsdorf夫婦時(shí)的合影,展示北京科技大學(xué)金屬物理專業(yè)很早就與國(guó)外金屬材料基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的密切合作。柳教授回憶說,Kuhlmann-Wilsdorf教授參觀北京科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)室時(shí),對(duì)各種先進(jìn)的進(jìn)口儀器,并不怎么覺得特殊,相反對(duì)金屬物理專業(yè)研究生自己制作的透射電鏡樣品制備雙噴儀很感興趣,并大加贊賞。隨后,柳得櫓教授于1983年去美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)回訪了Kuhlmann-Wilsdorf教授,參觀了大學(xué)校園,見圖11(b),并在她家做客。柳得櫓教授還回憶說,Kuhlmann-Wilsdorf教授非常刻苦,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰軓?qiáng)。雖然當(dāng)時(shí)北京科技大學(xué)還沒有設(shè)立中國(guó)材料名師講壇,也未能找到相關(guān)的學(xué)術(shù)報(bào)告記錄,似乎有些遺憾,但這些點(diǎn)滴的記載也構(gòu)成了“材科基課程–北京科技大學(xué)材料人物歷史–國(guó)際位錯(cuò)–形變領(lǐng)域大師”密切關(guān)聯(lián)的一個(gè)歷史事件,值得保留下來。
1) 位錯(cuò)理論研究大師Nabarro和加工硬化的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)理論研究大師Kuhlmann-Wilsdorf都是材科基課程一些知識(shí)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)者,都來過北京科技大學(xué)訪問交流,與北京科技大學(xué)教師(特別是柯俊院士)、學(xué)生有交流互動(dòng),顯示了北京科技大學(xué)國(guó)際交往起步早、國(guó)際影響力高的特點(diǎn),相關(guān)歷史是又一個(gè)“材科基知識(shí)點(diǎn)–北京科技大學(xué)材料學(xué)者–國(guó)際材料大師”相互關(guān)聯(lián)的課程思政案例。
2) 經(jīng)過進(jìn)一步查閱,可以看到材科基課程的很多知識(shí)點(diǎn)都與Nabarro先生的研究成果相連,經(jīng)過總結(jié)使我們更有效地理解他的成果和貢獻(xiàn),提升教學(xué)效果。同樣,Kuhlmann-Wilsdorf教授在R. Cahn的不朽之作《物理冶金學(xué)》一書中的位錯(cuò)一章的總結(jié)撰寫及持續(xù)一生對(duì)加工硬化理論的追求為學(xué)生、青年學(xué)者及教材編寫人員提供很好的參照。
3) 從材料領(lǐng)域頂級(jí)刊物的綜述文獻(xiàn)中領(lǐng)略了兩人深厚的友誼,兩人在加工硬化理論上的不同觀點(diǎn)及處理方式,兩人背后的位錯(cuò)研究歷史上最著名的2個(gè)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)(即英國(guó)的布里斯托大學(xué)和德國(guó)的哥廷根大學(xué)),提醒我們對(duì)不同的加工硬化理論的再認(rèn)識(shí)。
致謝:感謝北京科技大學(xué)柳得櫓教授提供的她與Wilsdorf教授夫婦的合影照片。
文章來源——金屬世界
2.2 Kuhlmann-Wilsdorf簡(jiǎn)介[5]
3. 材科基課程中與兩位大師相關(guān)的一些知識(shí)點(diǎn)
3.1 與Nabarro相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)
3.2 材科基課程中與Kuhlmann-Wilsdorf有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)
3.3 兩人的友誼
4. 兩位大師到北京科技大學(xué)的訪問
4.1 Nabarro于2006年登上北京科技大學(xué)的材料名師講壇
4.2 Kuhlmann-Wilsdorf于80年代來北京科技大學(xué)訪問
5. 結(jié)束語
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