作者：杨平，北京科技大学材料科学与工程学院
学习材科基课程的学生都知道描述再结晶动力学或相变动力学的Johnson–Mehl方程。北科大的材科基课堂上也会介绍Mehl奖及Mehl其人，特别是在精品课程建设时，为收集教学资源，在2004年左右用照相机记录了从清华大学图书馆借阅的Metall Mater Trans（《冶金与材料会刊》）期刊上大多数历年获Mehl奖的文章，做成教学PDF文件，放在学生自学平台软件系统上，作为学生课后进一步学习的教学资源。Mehl奖是金属学院讲座奖/罗伯特·富兰克林·梅尔奖（Institute of metals/Robert Franklin Mehl award）的简称，即富兰克林·梅尔奖。该奖项由国际材料领域专家提名，经美国矿物、金属和材料学会（the minerals, metals & materials society，简称TMS）学术奖励委员会评审和董事会审定后，颁发给在国际材料科学与工程领域做出突出贡献并具有杰出学术领导力的科学家。
该奖项每年在全世界范围内只评选一人，是国际材料领域最具影响力的国际学术奖励之一，享有很高的国际盛誉。过去一百年来，共有100名材料科学与工程领域的国际著名专家获奖，其中包括多位诺贝尔奖获得者。截至2022年底，我国获此奖项的科学家是曾任中科院金属所副所长、我国著名材料物理学家葛庭燧院士于1999年荣获此奖项，以表彰他在金属材料滞弹性内耗研究方面的杰出贡献。23年后的2022年，还是中科院金属所，该所的研究员、中科院院士卢柯荣获2022年度富兰克林·梅尔奖，以表彰其发现了金属中纳米孪晶结构、梯度纳米结构和受限晶体结构方面学术贡献。他是第101位获奖者。
1924年，Mehl教授（见图3）在美国普林斯顿大学博士毕业，其博士研究是在其导师D.P.Smith与德国哥廷根大学G.Tammann共同指导下并在哥廷根大学完成的。他在1925年还翻译出版了G .Tammann所著的德文《凝聚物的状态》一书（Aggregatzustände，英文：States of Aggregation）。在Tammann和哈佛大学的A.Sauveur的影响下，Mehl逐渐由化学领域研究转向物理冶金方向。他于1935年成为美国卡内基大学冶金系主任，其主要研究领域是固态相变、扩散、析出、塑性形变、择尤取向和氧化。特别是其1931—1933年与C.Barrett合作发表的4篇魏氏组织研究论文非常有特色（我国第一代金属学家周志宏先生也是因研究魏氏组织而成名，他在A.Sauveur教授指导下进行的这项研究在1927—1928年就完成了；Mehl也是在哈佛大学的两年期间关注魏氏组织的），确定了晶体学的惯习面、取向关系。他和同事明确了固态转变中形核对新相长大所起的作用。他为R.Cahn编写的金属学领域“圣经”——《物理冶金学》撰写了一章，题为物理冶金学发展史[10]。他的学术风格比较严厉并有句名言：每天只工作8小时不可能成为科学家。
Mehl早期对位错理论持否定态度，认为那是虚无缥缈的东西；初期也不认可Kirkendall效应。北科大金属材料系第一任主任章守华先生（1917—2022）在Mehl当主任的系里获得硕士学位，当笔者听到章先生讲到这段历史及在西屋电器公司工作时，感觉一下子就拉近了所教内容的距离，感到亲切且励志。
图3 R.F.Mehl教授照片
Mehl奖对应的学会讲座虽设立了100年，即1921年建立，但以他名字冠名的Mehl奖应该没有100年。推荐葛庭燧获Mehl奖的7位专家（报刊上介绍有10名推荐人）是：A.Cottrell（英国皇家学院院士，其成果在材科基课程中的体现见文献[12]）,J .Friedel（法国科学院院士，其成果在材科基课程中的体现见文献[13]）, J.P.Hirth（位错研究大师，出版了《位错》专著和《位错研究历史》一文）, M.Ashby（英国剑桥大学教授，英国皇家科学院院士）, M.Koiwa（日本京都大学材料系教授，内耗研究专家）, A.V. Granato（晶体缺陷研究专家，美国Illinois大学教授，他是德国亚琛工业大学K.Lücke教授在美国时指导的第一个博士生，用内耗法研究位错摆脱溶质原子钉扎并给出模型图）, R.Cahn（英国剑桥大学教授，英国皇家科学院院士）。其中5位的部分推荐词印在《葛庭燧传》一书的封底，见图4。
图4 《葛庭燧传》一书的封底，印有5名推荐专家的部分推荐词
图5给出葛庭燧的Mehl讲座文章的首页，发表在美国《冶金–材料会刊》（英文全称为Metallurgical and Materials Transactions A）上。这篇文章长达30页，展示了内耗法研究晶体缺陷行为的有效性和系统成果。
与葛庭燧密切交往的科学家很多很多，从材科基课程角度，这里仅提及几个人。首选的当然是C.Zener。材料科学基础课程中至少有6个概念与此人有关，分别是①弹性各向异性常数A，②扩散的环形机制，③Zener钉扎，④Zener–Hillert长大方程，⑤Zener–Hollomon参数，⑥马氏体相变形核的Zener位错切动机制。现在看来，滞弹性这个概念及术语的介绍也应提及葛庭燧的名字。这在笔者的文章[16]中已介绍，并且该文也提到过Zener与葛庭燧的密切关系。然而，阅读《葛庭燧传》后才能有个全面的了解。C.Smith教授于1945年创建芝加哥大学金属研究所时招募到很多大师级人物，其中包括Zener，Zener随后到麻省理工学院（MIT）作报告并招募研究人员，在辐射实验室工作的葛庭燧听到Zener的报告后被吸引，因此参加到Zener的研究组内。Zener比葛庭燧只大7岁，Zener于1948年出版了著名的《金属的弹性与滞弹性》（该书由葛庭燧先生的弟子孔庆平先生等翻译），从理论上介绍了金属的这些物理性质。而葛庭燧于1946—1948年创建的葛氏扭摆及相关实验数据，验证了Zener的理论，为他的著作出版提供了重要支撑。当然葛庭燧先生后期有更丰富的滞弹性应用的系统研究。这本书被翻译成中文后，为我国研究者提供了便利。葛庭燧一家与Zener一家有密切交往，这里不去展开和引用文献。直到1980年葛庭燧还去美国看望了Zener先生，那时Zener已转而研究能源转换材料，而葛庭燧先生终生也没有中断内耗法研究金属中的晶体缺陷行为。
葛庭燧另一个交往密切的科学家是德国金属物理学家A.Seeger，他是德国斯图加特马普金属研究所的所长，1979年受葛庭燧邀请来沈阳金属所访问，见图6。同时，葛庭燧先生与夫人物理学家何怡贞教授及青年研究人员也到Seeger所在的研究所开展长时间合作研究。Seeger的交滑移模型（即位错通过束集的方式进行滑移的模型）、加工硬化理论等在我们材科基课程中都介绍过。他还计算了Snoek气团中的位错摆脱钉扎所需的应力。他的文章被引用20000次以上，这在那个年代是非常多的。笔者虽然没有见到过Seeger教授，但听到Haasen教授的弟子萧思群博士讲述Haasen教授介绍他与Seeger交流粒子析出行为通讯交流的回信及签字时，也感觉不再陌生而遥远。
图6 1979年Seeger教授在沈阳金属所讲学，葛庭燧翻译
此外，葛庭燧先生还于1979年邀请了P.Haasen教授来沈阳金属所访问，这就有了我校柯俊先生邀请其来北京钢铁学院的访问及后续的一系列故事。由此我们可以想到葛庭燧先生与德国亚琛工业大学金属学及金属物理所所长K.Lücke教授的科研合作。笔者于1992—1997年读博期间，在亚琛金属所就见到过葛庭燧先生的弟子孔庆平教授，2001年笔者作为高访再次去亚琛金属所进行合作研究期间，又见到过孔庆平先生的弟子蔡彬博士。可见双方在晶界行为的内耗法研究上的合作从葛庭燧–Lücke时代到孔庆平–Gottstein时代，“代代相传”。读了孔庆平先生的文章才知道，他在1978年就以德国洪堡奖学金学者的身份在亚琛金属所与Lücke教授在内耗研究建立合作了。
钱学森先生是两弹一星功勋奖获得者，其专业领域是空气动力学，本来与我们材科基课程没有直接的关系。但有两个方面却值得提及，一是上面引言中提到的葛庭燧先生20世纪50年代回国前作为美中留学生组织主席，向钱学森转交过中共组织动员钱学森回国建设祖国的邀请信，同时也亲自写信动员钱学森回国。1994年钱学森先生在给葛庭燧的信中还说，他永远不会忘记葛庭燧动员他回国的事。二是作为二战战胜国美国军方代表，钱学森与其导师冯·卡门在德国“审讯”过为纳粹工作过的德国著名空气动力学家、哥廷根大学L.Prandtl教授，见图7；Prandtl是冯·卡门的导师。而这位空气动力学专家被认为也是位错概念或理论的最早的提出者，时间是1928年，而Taylor、Polanyi和Orowan三人提出位错概念是1934年。当然Prandlt提出的位错雏形非常抽象，笔者看了原文也很难看到位错的影子。有趣的是，G.Taylor和J.Burgers也都是流体力学家，却都为位错的发现起了重要作用。想一想，位错也是在力的作用下产生并按一定方式传播、产生作用的，位错与受力变形密不可分。这也是个跨学科并擦出火花、产生灵感的典型案例吧，可见各专业学生不要太纠结自己目前学的什么专业，只要把学业学透，未来无论从事什么研究都会具有举一反三的能力。Prandtl、冯·卡门和钱学森三代科学家，为3个不同国家做成了导弹，Prandtl为德国，冯·卡门为美国，钱学森为我们中华人民共和国。这又体现了葛庭燧崇尚的名言“科学无国界，但科学家有祖国”的理念。
图7 钱学森（中）和导师冯·卡门在德国哥廷根会见Prandtl（普朗特）
在《葛庭燧传》中还可看到他于1984年在合肥固体物理研究所与德国纳米材料专家Gleiter的合影、1984年在日本召开的固体中的位错国际会议中与Nabarro的合影。这些专家在我们课程教学中都介绍过。
*《电子背散射衍射技术及其应用》于2022年修订重印
