与J. Cahn教授相关的材料学基本概念

杨平

doi:10.3969/j.issn.1000-6826.2021.05.0002

与J. Cahn教授相关的材料学基本概念

doi: 10.3969/j.issn.1000-6826.2021.05.0002

杨平

北京科技大学材料科学与工程学院，北京　100083

详细信息

作者简介:
杨平（1959—），博士，北京科技大学材料科学与工程学院终身教授，博士生导师，《金属世界》特邀撰稿人。1982年获得北京科技大学材料专业学士学位，1986年获得北京科技大学材料专业硕士学位，1997年获德国亚琛工业大学金属学与金属物理所材料学博士学位。主要研究方向为金属材料形变、再结晶、相变过程的晶体学行为及织构控制技术，擅长使用电子背散射衍射（EBSD）技术。研究材料集中在各类钢（电工钢及高锰TRIP/TWIP钢）、铝合金、镁合金、钛合金。负责国家自然科学基金6项，参加国家863计划3项，国家973计划项目1项，配套项目1项，国家自然科学基金重点项目1项，企业横向课题10余项等。在国内外期刊发表科学研究论文409篇，获发明专利4项，获省部级一等奖、三等奖各1项，编著《电子背散射衍射技术及其应用》《材料织构分析原理与检测技术》《电工钢的材料学原理》。获得北京市教学名师、北京市师德先进个人、宝钢优秀教师奖、北京市教学成果一等奖1项和二等奖2项、北京科技大学鼎新学者。编著《材料科学名人典故与经典文献》《工程材料结构原理》，参编教材《材料科学基础》（北京市精品教材、十二五国家规划教材）、《材料科学与工程基础》《金相实验基础》等。讲授本科生课程“材料科学基础”（国家精品课程、国家精品资源共享课、研究型教学示范课堂）、“材料形变与再结晶”（研究型教学示范课堂），讲授研究生课程“材料结构”，发表教学研究论文37篇

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出版历程
- 网络出版日期: 2022-10-14
- 刊出日期: 2021-09-20

Some Basic Concepts of Materials Science Related to Professor J. Cahn

Ping YANG

摘要

摘要: 著名材料大师J. Cahn以其精彩的调幅分解理论闻名于材料界，其长期在热力学、动力学方面的工作使其获得了1998年美国最高国家科学奖。但学习“材料科学基础”课程的学生很少有机会接触到J. Cahn科学生涯更多、更全面的信息，从而也缺少了一次材料科学史的熏陶或被激励的机会。本文基于课程教学经验，借助J. Cahn的一系列经典文献，初步归纳了材料科学基础课程中与他相关的若干基本概念或理论，如非经典核心理论、调幅分解理论、晶界形核率理论、晶界迁移理论等，希望学生能够加深对相关基础理论的理解，达到各理论概念间的融会贯通，为创新发展材料科学对人类社会贡献提供更有力的支撑。

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图 1 J. Cahn照片(http://en.wikipedia.org/wiki/John_W._Cahn)^[1]

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图 2 J. Cahn经典文章汇编首页

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图 3 不同形核位置的相对形核功与新旧相浸润角（k=2cosθ）的关系以及晶内或晶界不同位置形核获得最大形核率时的A和k范围^[4]

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图 4 位错上形成的新相核心形状示意图(a)及位错上形核时形核自由能ΔG与核半径r的关系(b)^[5]

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图 5 调幅分解机制与形核长大差异的浓度变化图解: (a)形核长大方式的浓度变化；(b)调幅分解方式^[6]

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图 6 固溶度间隙相图(a)、自由能曲线(b)和相图中对应的化学拐点线和共格拐点线(c)^[6-9]

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图 7 Soffa和Laughlin于1982年给出的有序-无序转变自由能关系示意图（a，b）和Allen、Cahn于1976年给出的Fe-Al合金有序-无序转变方式、温度与成分的关系（c~f）

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图 8 溶质偏析钉扎晶界的Lücke模型(a,b)与Cahn模型(c,d,e)

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图 9 Shechtman与同事讨论晶体结构（左侧站立者为Shechtman，后排中间站立者为J. Cahn）

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