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相似美-材料微观世界与自然界比较

时间:2011-11-05 09:33:16  来源:  作者:

        曾荣昌 

 
几年来,我一直试图从材料的微观世界中寻找一些美丽的图片,给新生介绍材料科学与工程专业的美妙之处,提高学生对材料科学的兴趣和热爱。 
 
美国材料研究学会每次年会都会进行图片比赛。实际上,这对材料研究人员来说,很有意义。大家发现微观世界与宏观世界具有异曲同工之妙。 
 
图片就是语音,一种自然的语音,是世界语,不需要任何翻译。一张图片胜过一大堆文字。 
 
从事材料科学的人增加一些艺术如摄影、绘画、美术修养,对于提高科研水平是有帮助的。期刊影响因子越高,图片质量越精美。读者会被美图深深吸引。自己发表一些高水平论文,往往会在物理模型的描绘上下一些功夫。图片的主题、结构、色彩是很关键的要素。所以,我审稿时,往往先看图片。从图片的质量可以看出作者的研究水平。 
 
我在给学生上课时,力图介绍一些摄影艺术知识。尽管自己这方面不是很专业,但也有所体会。在第3、4节课前展示一些摄影图片,可以提振学生的精神。另外,在备课时,课件上也会许多自己拍摄和收集的与材料科学专业相关的照片。下面图片有些是我在给学生讲授《材料科学基础》有关材料的塑形变形与再结晶理论时用过的一些照片。我曾发表过一篇教学研究论文《摄影图片在材料科学与工程专业教学中的应用》(重庆科技学院学报(社会科学版) 2010 年第14 期),学生反应还不错。 
 
昨天材料化学系教研活动时,我给老师和学生们介绍了这些图片,大家反应热烈。希望发到网上让大家分享。 第2张图2010年曾参加科学网摄影大赛,组织者曾打电话邀请去参加颁奖典礼,因有事没有去北京。
 
 附图中有些图片没有说明来源的均来自网络,且做过一些修饰。 

 

 

 

  
 
本文中涉及的材料科学几个基本概念: 
 
    位错(dislocation):在材料科学中,指晶体材料的一种内部微观缺陷,即原子的局部不规则排列(晶体学缺陷)。从几何角度看,位错属于一种线缺陷,可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线,其存在对材料的物理性能,尤其是力学性能,具有极大的影响。 

 
孪晶(twinning):指两个晶体(或一个晶体的两部分)沿一个公共晶面(即特定取向关系)构成镜面对称的位向关系,这两个晶体就称为"孪晶",此公共晶面就称孪晶面。

    珠光体(pearlite)是奥氏体(奥氏体是碳溶解在γ-Fe中的间隙固溶体)发生共析转变所形成的铁素体渗碳体的共析体。得名自其珍珠般(pearl-like)的光泽。其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物,也称片状珠光体。
 
 
金属间化合物(intermetallic compound):金属与金属或与类金属元素之间形成的化合物。 一般位于相图中间,所以有时也称为中间相或第二相。
 

 

 

 
     
 
红瓦
左图为Mg-Al-Zn合金第二相,图片由金属所唐伟提供。右边为本人照片,系山东科技大学家属区屋顶。
阡陌孪晶-希望的田野  
左图为Mg-Li合金挤压后拉伸产生二次孪晶,由我的学生王猛提供。
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