葛庭燧先生的科学贡献及对材料科学基础课程教学的促进作用

供稿|杨平/ Yang Ping

内容导读 葛庭燧先生是金属物理学家，以其名字命名的葛氏扭摆及葛氏内耗峰进入了物理学词典，并对揭示金属学（现在的材料科学基础）课程讲述的晶体缺陷行为起了重要的作用。葛庭燧的科研活动与我国抗日战争和第二次世界大战直接相关，其科学人生与我国曲折的历史相关联，其信奉的“科学无国界、但科学家有祖国”的名言展示了其高尚的爱国情怀，也激励青年学者报效祖国。其提出的晶界结构模型及与国际材料大师合作的故事成为专业课程生动且令人感叹的案例。其获得Mehl 奖的故事不但激励着学生及青年科技工作者，也为课程讲授注入了感人的故事。本文从不同的角度讨论了其丰富人生活动给课程教学带来的帮助和启迪。

葛庭燧先生（1913—2000 年）的故事笔者从本科生阶段就有所耳闻，但并没有深刻的感触，这应该既与自己专业知识了解太少，也与自己的阅历肤浅有关。到了教师阶段，对他的了解陆续增加，感受也随着自己的阅历增长而加深，所受触动越来越大；后来阅读了《葛庭燧传》[1]，算是有了更全面的了解。因为从一件事，一篇报道，一篇论文获得的只能是若干点的信息，只有读完其人生传记，才可能有全面的了解。其实，较多地去阅读他的书，最主要的原因是笔者讲授金属学（材料科学基础，简称材科基）几十年，所受触动非常大。另外，笔者对葛庭燧的关注是从一名专业课教师的角度出发，因此有与其他读者不同之处。笔者总在思考一个问题，这位金属物理学大师非凡的一生对我们课程教学的影响、帮助或者启迪是什么？若非是基于材科基课程教学来分析，感觉实在是轮不到笔者来分析他的人生对我们社会产生的影响。

为了直观看到他的影响所体现的各个方面，以图1 给出的一个关系图作为线索。这个图的核心有两点，一是葛庭燧本人，二是材科基课程；因此除了从葛庭燧的“位置”出发的6 个方面构成本文的6 个讨论点外，蓝色虚线起点的“材科基”也构成了其它5 个方面的联系。这才显示了笔者希望建立的葛庭燧先生与材科基课程的密切关系。红线的建立也完全是为了虚线关系的表达，后者更是为了将葛庭燧的人生有机地融入到我们课程教学中，在学生心中留下深刻印象。不但为了提高教学效果，更为了培养具有坚定强国意识、具有钢铁脊梁、钢筋铁骨的材料后备人才。

图1 本文讨论的线索示意图

葛庭燧丰富多彩且曲折的人生

葛庭燧先生多彩的人生体现在四个方面：一是他在清华大学就读期间参加过一二九运动，在燕京大学读硕士生期间参加过冀中抗日战争，为八路军提供科技图书，无线电元件和火药；他从美国加州大学博士毕业后还参加了美国二战时期的曼哈顿（原子弹）计划（铀的提炼产物的光谱检测）、辐射实验室（雷达技术）的研究。后两项对二战的胜利起到关键作用。二是其精彩的学习经历，清华大学物理系本科，燕京大学硕士，美国加州理工大学伯克利分校博士的学业经历，都是最顶级的院校。三是他崇尚法国号称微生物学之父的科学家巴斯德的名言“科学无国界，但科学家有祖国”的理念，并终生践行这个理念。留美期间担任美中留学生科协主席，动员青年科学家回国报效祖国，典型例子就是为中共组织转交邀请钱学森回国的事，其自己也附信一封动员钱学森回国。他是新中国刚成立就回国的科学家，1955 年就是学部委员。在国内一直提倡在中国的土地、靠自己培养的研究人员、做出世界一流的科研成果。他一直挂念着自己在国外（例如英国剑桥大学）的学生能回国效力。四是他是我国金属物理研究的奠基人之一。早在1951 年就在清华大学开设物理系的金属物理课程。我校柯俊先生是在1956 年建立我国第一个金属物理专业[2]；冯端先生所在的南京大学是1953 年在物理系建立了金属物理教研室[3]；周如松教授所在的武汉大学物理系在1954 年开启物理系的金属物理专门化[4]。葛庭燧先生在1952 年我国院系调整时（我校在这年由6 所高校的部分院系组建而成），他离开清华大学去沈阳（与李熏先生一起）创建沈阳金属研究所；1980 年又去合肥创建中科院固体物理研究所。其人生的曲折表现在反右运动和文革时期的被隔离，被伤害；其热爱的金属物理研究不能正常工作或被迫停止近20 年。但他仍然爱党爱祖国。70 年代后期他重新开始金属物理方面的研究，特别是内耗法研究做到了世界最前沿，终于在其生命终止的前一年（1999 年）获得美国金属、矿物、材料学会（TMS）颁发的Mehl 奖，这个奖很大程度上也基于他在国内进行的前沿基础研究，而不仅仅是因为他20 世纪40 年代末在美国芝加哥大学C.Smith 领导的金属研究所的工作。为此，中科院院长路甬祥先生发了贺电，当时安徽副省长汪洋代表省政府也发了贺词[5]，其意义在于葛庭燧先生是我国第一位也是亚洲第一位获此奖的人。为纪念葛庭燧，在我国建立了三座葛庭燧铜像，一座在沈阳中科院金属所，一座在合肥中科院固体物理所，一座在其母校山东蓬莱一中。关于他的详细介绍见葛庭燧传[1]，这里不再展开。

葛氏扭摆及葛氏峰对材科基课程教学的影响

葛庭燧最重要的科学贡献就是发明了葛式扭摆装置（仪器）及发现了葛式（晶界内耗）峰。这两个词被写入了世界物理学词典，是我们中国人的骄傲。据说物理学词典中只有葛氏扭摆和黄昆散射两个以中国人命名的专业词。葛氏扭摆及对应的内耗法是最典型的用物理学方法研究金属缺陷问题或机理的方法，是富有金属物理学特色的研究方法。我国早期很多研究机构都建立了内耗研究室或实验室，如沈阳金属所，合肥固体物理所，武汉大学，北京科技大学（物理系及金属物理系都有）等。其最显著的优势是通过扭摆转动产生的能量衰减，定量测出难以直接观察的点缺陷、线缺陷、面缺陷运动行为，以及它们之间相互作用的原理、机制及激活能大小。葛氏（晶界）峰就是晶界滑动伴随的滞弹性出现的内耗峰。虽然我们课程不讲这种检测方法，但这种测试法的独特之处实在令人叫绝。难怪葛庭燧当时是亚洲唯一获Mehl 奖的人。在我国，内耗法或滞弹性一般在材料力学性能课程或材料检测方法课程中介绍，即在学习材料科学基础课程之后学到。而基于滞弹性理论的内耗方法在德国哥廷根大学金属物理所的P Haasen 教授编写的教材《物理金属学》[6]中，与电子显微镜、穆斯堡尔谱，能谱仪，X 射线仪，热分析法一道介绍；此外，在德国亚琛工业大学G Gottstein 教授编写的教材《材料科学的物理基础》[7]中，在力学行为一章中的滞弹性一节里，定量介绍了Zener 提出的滞弹性及各种滞弹性理论公式及葛庭燧的实验数据，见图2。葛庭燧先生的弟子孔庆平先生在《材料科学研究中的经典案例》一书中介绍葛氏扭摆装置时总结了这项技术的价值给我们3 点启示[8]：（1）科学仪器是科学研究的必要手段，人们往往认为只有用贵重的精密仪器才能获得重要的科研成果。但经过巧妙的构思，用廉价的简单工具也能得出重要的科研成果。葛氏扭摆是个杰出范例。（2）葛庭燧当时遇到的困难是缺少测量低频内耗的设备，他勇于克服困难，敢于创新，想出用扭摆这个低频的方法。（3）这项发明看似简单，但科学上的灵感只有在科学知识积累的基础上才能产生。由于葛庭燧有深厚的物理学功底，才能在此基础上发明创造。从他在Mehl 讲座报告中可看到他在研究晶界行为时所做的诸多工作，比如不同类型、不同转轴和转角的晶界与不同种类、不同含量杂质作用下晶界过程的激活能测定及相关机制的推演。

图2 德国亚琛工大材科基教材中介绍晶界滑动导致滞弹性时引用葛庭燧1947 年两篇文章中的3 个图（a,b,c）[7] 以及 2 个锡晶粒在切应力作用下沿晶界相对滑动（d）

Mehl 奖的获得与材科基课程教学

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 年左右用照相机从清华大学图书馆借阅的《冶金与材料会刊》（Metallurgical and Materials Transactions A）上照下大多数历年获Mehl 奖的文章，做成pdf 文件，放在学生自学平台软件系统上，作为学生课下进一步学习的教学资源。Mehl 教授（见图3）[9]在美国普林斯顿大学博士毕业，但其博士研究是其导师D P Smith 与德国哥廷根大学G Tammann 共同指导并在哥廷根完成的。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

图3 R F Mehl 教授照片[9]

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“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。他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[11]。我校金属材料系第一任主任章守华先生在他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。

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。该奖项由国际材料领域专家提名，经美国TMS 学会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。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，发表了《位错》专著和《位错研究历史》一文[14]）,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[1]

图5 给出葛庭燧的Mehl 讲座文章的首页[15]，发表在美国《冶金与材料会刊》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的成果。

图5 葛庭燧获Mehl 讲的报告首页[15]

与葛庭燧密切交往的几位科学家

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他的名字。这在文章[16]中已介绍，并且该文也提到过他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 年出版的著名的书《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[17]），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。这本书后来被翻译成中文后，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，那时他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 所在的研究所长时间合作研究。Seeger 的交滑移模型，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[13,18]。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，也感觉一下子拉近了距离，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[1]

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[19]。由此我们可以想到葛庭燧先生与德国亚琛工业大学金属及金属物理所所长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[8]。

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2 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[1]。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[20]，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[21]，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[21]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。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 为希特勒，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普朗特Prandtl[20]

在葛庭燧传[1]中还可看到他于1984 年在合肥固体物理研究所与德国纳米专家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。

材科基课程中显示的葛庭燧的科学贡献

表面看，在教材中难以找到与葛庭燧名字直接联系的基本概念或术语，上面提到的在德国金属物理教材中出现的也只是他的实验方法。与他直接有关的是晶界结构模型。一般提及晶界结构模型发展史时只提最早的Rosenhain 的晶界非晶模型（1912年），Mott 的大角度晶界的小岛模型（1948 年），见图8（a）；Read-Shockley 的小角度晶界的位错模型（1952 年），G Friedel 的CSL 重位点阵模型（1920 年）等。但葛庭燧于1949 年提出“无序原子群模型”[22-23]，见图8（b）；比Mott 提出的时间晚1 年，它类似于Mott 的小岛晶界模型。区别在于Mott 认为晶界的多数区域是坏区，而葛庭燧认为晶界的少数区域是坏区。其实葛庭燧在1948 年就发表了晶界结构分析的文章[24]，只是没有给出结构模型示意图。应当强调的是，这种模型并不是凭空想出来的，当时没有条件直接观察晶界结构，而是通过他的内耗法，测出晶界内耗过程对应的激活能值与溶质原子扩散激活能，纯金属自扩散激活能值的对比得出的，由于这些激活能值相近，所以晶界上必然有规则排列的“好区”。由于两种相似的模型提出的时间几乎相同（最多差1 年），Mott 当时是英国Bristol 大学物理实验室主任，后来是诺贝尔奖获得者，手下有Frank,Nabarro,Cottrell,Friedel 等一大批顶尖学者，而葛庭燧只是博士毕业后的科研人员。其直接领导Zener 高兴地写信告知Mott，称一个来自中国的葛先生用自制的扭摆仪器发现了（晶界）内耗峰，Mott 教授在回信中称赞“这是一项非常了不起的工作”[1]。所以葛庭燧先生也直接贡献了晶界结构模型理论。1957 年晶界研究专家D McLean 教授出版的专著《金属中的晶粒间界》[23]一书中专门介绍了葛庭燧的晶界结构模型。而随着时代的进步，人们可以直接观察晶界结构了，新的晶界或界面的专著中基本不再提早期的晶界结构模型了。

图8 Mott 于1948 年提出的小岛模型（a）和葛庭燧于1949 年提出的无序原子群模型（disordered group）（b）[22]

滞弹性是课程中弹性变形中的一种（另两种称普弹性和高弹性），滞弹性一词是Zener 首先提出的，相关理论也是他建立的，其专著（金属中的弹性与滞弹性）称为内耗研究领域的“圣经”。虽然我校刘国勋先生1980 年出版的金属学原理教材及后续的材料科学基础教材上就讲了滞弹性及内耗的含义，也给出了恒应力下应变与时间的关系（蠕变）曲线（见图2（b）），还给出了体心晶胞中碳原子可以选择的几种间隙位置和在应力作用下的择尤跳动分布图；并介绍滞弹性理论应用的两个方面：阻尼减震材料和高弹性材料（如钟表弹簧），和金属微观原子过程的研究手段。但缺乏相关背景及应用的案例，这样学生学起来就可能缺乏兴趣，觉得太多要掌握的知识，记不住。教材中的恒应力下应变与随时间的关系曲线本质上就是葛庭燧的成果图（见图2（b））；体心晶胞碳原子跳动位置图就是Snoek 效应示意图；在金属微观过程应用上，后面点缺陷、位错线缺陷、面缺陷运动过程及其交互作用，都是应用内耗法研究的案例。葛庭燧晶界结构模型也是通过测定晶界滑动内耗峰，并计算出其过程激活能并与原子扩散激活能对比得出的推论。Snoek 气团，Bordoni 峰，葛氏峰等都是内耗法应用案例。所以授课时需要教师穿针引线，做好铺垫；也可将这些背景知识做成案例放在课程网站上，作为教学资源，让学生课下了解。

Zener 的《金属的弹性与滞弹性》一书[17]中使用了葛庭燧的实验数据，图2 中德文教材引用的3 个图分别出现在Zener 书中的第141，145，146 页，特别是图2（d）也是中科院固体物理所与葛庭燧像在一起的另一幅图。这里提及课程中学到的Snoek气团，它是3 种气团（柯氏气团、史氏气团、铃木气团）之一。在文献中常出现Snoek effect，Snoek locking 和Snoek 气团。Snoek 效应只是指C、N 间隙原子在BCC 铁中活动时产生内耗峰，可以是过饱和固溶的C、N 原子扩散析出过程，与位错没有关系；后两者则是指间隙溶质原子在螺位错附近的有序化现象。1939 年，Snoek 就使用铝盘在扭转扭摆的受力下对含间隙原子碳、氮的纯铁丝测定出的内耗峰[25]；1941 年他用内耗法测出并提出了溶质原子在间隙位置产生的非对称应力场与外加切应力场产生交互作用导致的内耗峰[26]，这时仍没有提到与位错的交互作用。直到后来Nabarro[27]、Schöck 和Seeger[28]、Eshelby[29]分别计算了螺位错应力场与间隙原子的交互作用及摆脱钉扎所需的应力，才有了Snoek 气团指溶质原子与螺位错切应力场交互作用产生的富集现象。Snoek 用的内耗仪比葛庭燧先生还早，但两者设计不同。日本京都大学的内耗研究专家Koiwa（小岩昌宏，也是推荐葛庭燧先生Mehl 奖的专家）在我国物理学进展刊物上发表的纪念内耗法发展史的文章[30]专门列出各种内耗峰，Snoek 峰指溶质原子活动产生的内耗峰，Bordoni 峰指位错活动产生的内耗峰，Koiwa 与其导师R.R.Hasiguti 发现的位错与点缺陷交互作用的内耗费（Hasiguti 峰），Ke 氏峰指晶界活动产生的内耗峰，见图9。可见内耗法功能强大。

图9 发现间隙原子内耗峰的荷兰物理学家J.L.Snoek（a）、发现位错内耗峰的意大利物理学家P.G.Bordoni（b）、发现位错与点缺陷交互作用内耗峰的日本物理学家R.R.Hasiguti（c）[30]

葛庭燧先生的科学人生对材科基教师教学的启示

葛庭燧先生大概是世界上从事内耗研究最久的学者，他写过很多相关专著；也非常重视国外名著对我国专业人才培养的重要性，翻译了一些重要的书籍。为学生、教师及科研工作者提供了重要的参考书。比如其1960 年翻译的A Cottrell 于1953 年出版的专著《晶体中的位错及其范性流变》[31]，见图10（a）。其实也是Cottrell 教书讲义经进一步补充修改而成的，目的是既作为教学参考书，也作为技术人员的参考书。这个一书两用的习惯是我国学者采用的方法，与单纯的教材不同。另外值得一提的是，“位错”这个我们习惯的了专业术语，在早期有不同的译法，最早是“脱节”，它与Dislocation 也挺匹配；但葛庭燧先生觉得这个词太普通，不像专业词，见图10（b）。我国物理学家钱临照先生在为杨顺华教授编写的我国第一部位错理论专著“晶体位错理论”的序言中写道，柯俊先生1953 年回国时，钱临照去接他，在前门附近旅社中两人商议用“位错”一词，见图10（c）。即位错这个中文译词是我校柯俊先生和钱临照先生建议的[32]。不过葛庭燧先生仍觉得这个词也不够准确，因为“位”这个词表示的是位置，让人认为是点缺陷，而不是线缺陷，见图10（b）。再有，1978 年沈阳金属所邀请德国哥廷根大学的金属物理研究所所长P Haasen 来访时，葛庭燧先生曾想将其德文教材《物理金属学》翻译成中文，后来由我校柯俊先生组织教研室进行翻译并出版了。图10（d）中Haasen 在肖纪美先生牵头翻译的书的序言中可看出这个情景[33]。不管怎样，我国的金属物理前辈们为克服我国技术人员英文语言问题，所做出的翻译教材或教学参考书一事，为我们教学及教师也提供了方便。随着我国对外交流的长期展开，现在翻译图书的数目已很少了。从葛庭燧先生1950 年发表的文章《一个新内耗峰的发现和金属中有原子脱节（位错）的实验证据》[1]一文中也可见当时的译名还不统一。

图10 葛庭燧翻译的A Cottrell 专著封三页（a）[31]及位错一词的中文译法的观点（b,c）截图[31-32]，（b）为（a）译著中对位错一词译法的说明，标注在页底；（c）杨顺华编著“晶体位错理论”序言，钱临照写；（d）肖纪美等翻译的Haasen 所著物理金属学，Haasen 写的序言[33]

图11 是他获得Mehl 奖报告中的一个图，也许对我们教师教学有一定的启示。这个图系统总结了用内耗法测出的各种类型晶体缺陷对应的不同的内耗峰。既有点阵位错、位错网络、竹节状晶界，也有普通大角度晶界、多边形化过程；既有纯度差异的影响，也有不同方法制备单晶的对比数据。各内耗峰的位置，宽窄、高度都不同，意味着过程激活能的差异。适合作为课程学习时对学生综合能力的培养训练。

图11 质量分数99.999% Al 在高于室温时出现的各种内耗峰：PB 为竹节状晶界峰;PL,PH 为高、低位错密度时的点阵位错峰;PK 为葛氏峰;P365 为位错网络峰;PP 为多边形化峰;S1 为Bridgmann 方法制备的单晶内耗曲线;S2 为区域熔炼法制备的单晶内耗曲线;PH′,PB′,PK′为对应质量分数为99.9999% Al.

作为材料专业主干课材科基的任课教师，以怎样方式给学生讲课才能起到尽可能好的效果，需要长时间的思考与磨炼，需要不断丰富及更新自己的知识。简单将一本固定的教材内容讲清楚是基本要求；但要使不同背景，不同能力，不同兴趣度的学生都较大比例地被唤醒起来，或至少给他们留下一些深刻的印象，还是很难的。基本概念产生的历史和基本概念应用的未来，都是讲解基本概念本身含义的重要铺垫。不恰当或过多引入也会产生偏离主题的不良效果。这需要教师基于自己的背景，将专业知识与名人故事融为一体，自然地、恰当地讲给学生听。

结语

葛庭燧先生丰富多彩且曲折的人生为我们专业课教学提供大量的人生哲理和跌宕起伏的故事。从课程基本概念，到其发明的葛氏摆技术，以及揭示出大量晶体缺陷行为的不同内耗峰和分析出的机制和激活能数据；从其学术研究成长的轨迹，到直接参与的涉及中国革命和第二次世界大战的活动，再到其广泛合作的国内外大师，都给我们人生的启迪。这些事件与我们课程密切相关，是很好的精神食粮。希望了解这些历史能对我们教师和学生的发展有所促进和帮助。

致谢：北京科技大学第四批“课程思政特色示范课程”建设项目KC2022SZ08。