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sdliug新蟲 (小有名氣)
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儀器徹底崩潰，周末的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃泡湯了，暗中鼓足勁的一個(gè)月內(nèi)再出篇文章的任務(wù)眼看就完不成了，中午只好跟老板攤牌，原本計(jì)劃再發(fā)封長郵件的，想想也沒什么大不了的，當(dāng)面說了算了。我笑著說，他也笑著回應(yīng)和商量，沒說什么，叫我先不要管會(huì)議了，專心按我說的，提升文章的質(zhì)量，牛津劍橋的大佬們見不見也沒什么（我也這樣想的），反倒問我去不成會(huì)議那還剩一千多鎊的錢怎么花，我說那是你的任務(wù)了，反正是你的錢。 終于也松了一口氣。想想自己還是有些主見的，但還是主見不夠大，搞得還沒好好享受和慶祝第一篇Acta接收沒幾天，就又馬不停蹄的開始下一篇，也搞得沒來及慶祝，春節(jié)就過去了。。。其實(shí)我真的不著急發(fā)文章啊，又沒獎(jiǎng)學(xué)金可以評。。。找博后？一篇Acta應(yīng)該夠了吧。。。 談?wù)劙l(fā)Acta的心得吧，哈哈，雖然目前為止只發(fā)了一篇，權(quán)當(dāng)紀(jì)念。 博士項(xiàng)目是跟汽車引擎巨頭康明斯（Cummins）合作的，下面的一個(gè)子公司，做渦輪增壓器的，在英格蘭中部的一個(gè)小城市，是最早上世紀(jì)初原公司的發(fā)源地，后來被美國的總部收購了�？得魉固峁┰牧�，我們做測試分析或者只做分析，有一定的自由度（可以決定拿原材料來做什么）。渦輪增壓器的轉(zhuǎn)子有一端的渦輪葉片在六七百度的高溫中高速旋轉(zhuǎn)，一分鐘達(dá)10萬轉(zhuǎn)�。ㄔ徫业南胂罅�，我至今不能理解葉片一分鐘轉(zhuǎn)10萬轉(zhuǎn)是什么概念），這個(gè)葉片需要用高強(qiáng)度的合金來做，就是我所研究的鎳基高溫合金，之所以叫“鎳基”是因?yàn)殒囋氐某煞趾芏�。這篇文章所用的材料就是他們公司內(nèi)部測試完后斷裂的渦輪葉片，是模擬渦輪葉片真實(shí)工作的情形，是真的形狀不規(guī)則受力不均勻的葉片��！給的任務(wù)很簡單，因?yàn)橛写篌w上兩種斷裂模式，一種受力比較大（多大？不知道），很快斷裂（多快？壽命幾何？商業(yè)機(jī)密，不能透露），是為低周疲勞（low cycle fatigue，LCF）；另外一種是運(yùn)轉(zhuǎn)過程中葉片發(fā)生共振，繼而斷裂，壽命較長，大概幾周吧，是為“高周疲勞”（high cycle fatigue，HCF），總之跟傳統(tǒng)的低周、高周疲勞定義不大一樣，也跟傳統(tǒng)的用圓棒狀標(biāo)準(zhǔn)樣的疲勞測試也不一樣，應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)還有測試壽命都不知道。而他們的問題也很簡單，弄清楚這兩種疲勞模式的斷裂特征，然后告訴他們一個(gè)行之有效最好能一步一步來判斷是哪種斷裂模式的參考標(biāo)準(zhǔn)。這不就是斷口形貌分析嘛！也難怪隔壁做測試的李老師聽說我的工作后的第一反應(yīng)是“你這做的就是失效分析報(bào)告呀”。對，就是這么low，拍幾張基本的、低倍的掃描電鏡（SEM）的斷口照片就行了，而我也的確兩個(gè)月之內(nèi)就拍好了大幾百張圖片做好報(bào)告給他們了。后面的就是我根據(jù)自己的感覺進(jìn)一步做些表征了。 根據(jù)端口照片已經(jīng)能夠判斷裂紋源是什么以及在什么位置了，但是為什么出現(xiàn)在那個(gè)位置（或者那個(gè)晶粒）以及裂紋擴(kuò)展過程中受哪些因素影響、怎么影響還需要解答（這大概就上升到科學(xué)的層次了吧 :-)）。我真正的實(shí)驗(yàn)是16年暑假開始做的，那時(shí)候終于被人培訓(xùn)了EBSD（背散射電子衍射）的設(shè)備。這個(gè)EBSD的技術(shù)是我老板的安身立命之長，做了有大概十多年了，這個(gè)技術(shù)二十年前還是比較新的，基本的功能是測金屬內(nèi)晶粒的取向（金屬由晶粒組成，不同晶粒是有不同方向的，方向不同一定程度上決定性能——什么是晶粒？這邊馬路上很多用來做扶手桿的鐵管表面可以直接看到，一塊一塊的，灰度不一樣，因?yàn)榉垂饽芰Σ煌�。測晶粒是最基本的功能了，最近的黑科技是用來測位錯(cuò)！沒搞錯(cuò)吧，不是只有tem可以直接測（或者說看）么。。對，它測的既不是教科書上經(jīng)典的刃型位錯(cuò)或者螺型位錯(cuò)，而是叫做幾何必須位錯(cuò)（Geometrical Necessarily Dislocation, GND）。做這種計(jì)算的人不是很多，牛津有個(gè)大教授專門做這個(gè)，自成一家，有一套獨(dú)特的算法，據(jù)稱精度很高，靠這套算法發(fā)了一大堆Acta，可惜我看他們最好的文章也只有Acta。。。我們老板小牛，但是也不甘示弱的跟人合作寫了套算法，精度不高，但也能用，虧得儀器本身犀利 （我用的SEM 型號(hào)是JEOL 7800F，如果不是我孤陋寡聞的話，這應(yīng)該是現(xiàn)今最好的SEM），所以算得的結(jié)果也還湊合。而我這篇文章的主要看點(diǎn)之一就是這GND表征了。 看完斷裂葉片的斷口（表面），接下來就橫著切開來看了，高倍低倍EBSD亂掃一通，沒啥有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)（掃一次差不多就一個(gè)晚上了）。有一天還突然發(fā)現(xiàn)原來看了好久的碳化物其實(shí)是氧化物。。。氧和碳的原子序數(shù)太接近，氧元素以前都沒有自動(dòng)顯現(xiàn)，有時(shí)候只能手動(dòng)提示機(jī)器，于是重新標(biāo)定。。然后就發(fā)現(xiàn)裂紋其實(shí)多跟氧化物而不是碳化物有關(guān)�？次墨I(xiàn)的時(shí)候注意到15年一篇法國老教授的綜述（Acta邀請）中特意用一小節(jié)講了這個(gè)碳化物氧化，而他所用的示意圖居然是根據(jù)03年一篇不起眼的文章中的數(shù)據(jù)重新畫的！于是隱約覺察到這個(gè)問題的重要性而研究的稀少性，等到看到16年牛津大牛的課題組一篇Acta居然又把03年文章中的部分實(shí)驗(yàn)簡單重復(fù)（至少明顯受那文章啟發(fā)）后，我進(jìn)一步確定了這個(gè)問題的重要性。可是直到16年的冬天我才初步學(xué)會(huì)軟件運(yùn)行算法得到了第一張GND的結(jié)果，于是把之前的所有掃的數(shù)據(jù)重新算一遍，得到的結(jié)果驚人，可以看到低周疲勞的時(shí)候，枝晶和枝晶間的GND明顯不一樣（figure 10b），那時(shí)只是覺得結(jié)果很好很重要，但是到底具體有什么意義，或者說怎么跟斷裂機(jī)理聯(lián)系起來沒有絲毫頭緒，問了老板，大概他也不知所以吧。來說說那個(gè)軟件，其實(shí)算法的code老板一年前就給我們了，甚至還開小灶大致講了下原理，當(dāng)時(shí)一起聽的還有兩個(gè)師兄，但是一位西班牙的帥哥直接就放棄了一直沒怎么用，另一位威爾士帥哥也是在我摸索好之后幫他一步裝好的，裝完也沒有充分利用。其實(shí)說來慚愧，只是裝好軟件運(yùn)行一下而已啊，又不是重新寫一個(gè)程序。。。但是我想困難是，對大部分只是若干年前只簡單接觸過C語言的人來說，在無人指導(dǎo)的前提下，面對一個(gè)全新的東西，無從下手，效率低下，需要靜下心來默默閱讀研習(xí)好幾周的時(shí)間，并且碰到問題（bug）的時(shí)候有耐心去自己尋找答案，這個(gè)決心和耐心不是每個(gè)人都有的。在即便很著急的時(shí)候，我也沒輕易的跟老板說，你幫我一下吧。（有時(shí)候是擔(dān)心他也不會(huì)，那不尷尬了。。。） 總體感覺一篇好的文章首先東西要硬，至少得有些“料”吧，這個(gè)“硬”，體現(xiàn)在自己，做的東西的確好，并且有自己的堅(jiān)持；其次是老板，畢竟經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)豐富，能把好關(guān)；再次真得要些運(yùn)氣。。再再次就是江湖規(guī)矩了。。。慢慢道來。 來說說這個(gè)文章中自己厲害的地方在哪里吧。剛剛說到的枝晶和枝晶間的GND區(qū)別算一個(gè)，就連審稿人也坦誠，這個(gè)很有意思，并且現(xiàn)在沒法評估它的重要性。另一個(gè)是在分析高周疲勞的時(shí)候。之前說了這個(gè)文章的系統(tǒng)性強(qiáng)的理由之一是同時(shí)涵蓋、比較了低周和高周疲勞。而高周疲勞很明顯跟晶粒取向有關(guān)系，所以做EBSD也就更有意義了。但是怎么做呢？具體來說你要掃的面該怎么切呢？以前問過老板這個(gè)問題，因?yàn)檫@個(gè)問題太重要太基礎(chǔ)了。結(jié)果答案是怎么切都行，不重要。。。我心想扯淡吧。。而高我一屆的師兄做的類似的課題，切的方向倒沒什么問題，但只是中間切了一道，能說明的問題很有限。而我的樣磨到最后太小了，似乎切一道都成問題。好幾個(gè)月前曾經(jīng)當(dāng)著康明斯的人（我們一個(gè)月一次電話會(huì)議）跟老板抱怨過學(xué)校沒有實(shí)用方便的線切割機(jī)來切割樣品（我們用的是小砂輪。。）， 但是等到我把整個(gè)文章的初稿都完成后，我突然意識(shí)到，不能切，我可以磨啊，反正樣品小，一層一層磨，磨完一層，鑲嵌，做EBSD，如果接著再磨再做EBSD倒也不是很麻煩，并且磨掉多少可以用千分尺量出來（以前上大做三維EBSD的劉師兄就是這么干的），但是我這個(gè)掃的面是要跟斷口形貌一一對應(yīng)的，為了保證較高的可信度，我掃完一層后還得把樣品重新切開，再在SEM下看我剛剛掃的那個(gè)面對應(yīng)的是哪條斷口線，確定完位置，再鑲嵌，拋光，EBSD，再切開。。。想想這個(gè)工作量吧。。想象一下我捏著比指甲還小不規(guī)則樣品小心翼翼的磨掉一點(diǎn)點(diǎn)厚度，邊磨邊用光學(xué)顯微鏡看，不能多也不能少。。。大概兩個(gè)周末，只磨了兩個(gè)樣品，所幸全部用上了，figure11 和figure12， 后面一個(gè)樣品其實(shí)磨了7層，最后只用了4層的數(shù)據(jù)。我其實(shí)文獻(xiàn)看的不多，但是我感覺我是第一個(gè)如此細(xì)致分析疲勞裂紋斷口的，簡直是在“解剖”，雖然很大程度上只是個(gè)體力活，但是要想的到并且執(zhí)行；三維EBSD（3D-EBSD）現(xiàn)今并不新鮮，但是和疲勞斷口聯(lián)系起來的，我應(yīng)該算第一個(gè)�！罢娴挠率扛矣谥泵鎽K淡的人生，敢于正視淋漓的鮮血�！蔽抑泵媪苏嬲膯栴}，我很勇敢，也很誠實(shí)。哈哈。 第二個(gè)厲害的地方是后面兩個(gè)大的示意圖。說實(shí)話，示意圖是個(gè)現(xiàn)在文章里面一個(gè)流行其實(shí)也高級(jí)的用法，特別是在好的文章里。它能抽象，祛除繁冗，突出重點(diǎn)，提升文章的深度。但是如果你仔細(xì)看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)大部分的示意圖，只是左邊是實(shí)物圖，右邊的示意圖不過是左邊實(shí)物圖的簡單輪廓描繪，一目了然，可有可無，形同雞肋，這種可算是為了示意圖而示意圖。而我的示意圖（最后兩幅圖，fig 14和fig15），特別是第一張示意圖fig14，講低周疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展機(jī)理，可以算是真正意義上的示意圖，有微觀（a-b碳化物、氧化物）也要宏觀（e，f枝晶），有細(xì)節(jié)的動(dòng)態(tài)的變化，有二維有三維（其實(shí)原本都是二維，硬是把后面兩張弄成了個(gè)三維的，佩服自己的想象力啊。。），每單個(gè)示意圖還有對應(yīng)的實(shí)物圖作為佐證。。。也正是在給老板展示了第一張示意圖后，他眼睛發(fā)亮，覺得可以按Acta的標(biāo)準(zhǔn)來后繼對待了。為了顯示對稱和系統(tǒng)性，既然低周的弄了個(gè)示意圖，高周的不弄一個(gè)說不過去啊。但是它的機(jī)理看著又比較簡單，于是先畫了幾個(gè)晶格取向圖和他們的特殊晶面（容易開裂的），后面沒辦法靈機(jī)一動(dòng)，直接就照搬解剖過的兩個(gè)樣品吧（這個(gè)就是我說的有點(diǎn)為了示意圖而示意圖的味道了），當(dāng)我真的把兩個(gè)樣品的三維示意圖畫出來的時(shí)候，看他們方方正正，花花綠綠，清清爽爽，真的沒忍住暗中感嘆，擦，原來我還是個(gè)畫家。。。:-) 可以說好的示意圖是對整個(gè)事件有著整體的覺察和把握，然后又是和想象力的結(jié)合。而我的兩個(gè)示意圖直接把文章的檔次提升了不止一個(gè)臺(tái)階。 再說說我堅(jiān)持的地方。老板在我最早寫文章的時(shí)候就交代，結(jié)果（results）和討論（discussion）部分最好一塊寫，他不喜歡結(jié)果和討論分開寫的模式，覺得是在重復(fù)。我當(dāng)時(shí)不以為然。后面在我寫的過程當(dāng)中也是按我心目中好文章該有的模式寫的，當(dāng)然是分開寫了。并且討論的點(diǎn)最好有兩點(diǎn)以上，才顯得有深度嘛。畢竟絕大部分Acta文章是這個(gè)套路，并且我也聽說過好的期刊甚至明確要求投稿者分開寫，而分開寫明顯會(huì)比較難寫。當(dāng)我把草稿送給老板的時(shí)候，他開始沒說什么，畢竟他一直講那是 “我自己” 的文章，后來實(shí)在沒忍住又跟我交代下次最好合起來寫，于是我跟他講了我的理由，他也就沒再說什么了，后面再寫大分量的長文，我想還是會(huì)按自己的意思來。在文章修改的最后，他希望我結(jié)論部分加上如何判別高低周疲勞的程序模塊圖，就是我最早提交給康明斯的報(bào)告，我堅(jiān)決不從，雖然的確豐富了文章的內(nèi)容，但那不明顯把我這篇講science的文章弄得像半工程報(bào)告了嗎，直接拉低檔次啊，我不同意，他也不強(qiáng)求了。 但是老板畢竟是老板，除了逐字逐句的修改潤色文本（老板祖籍伊拉克人，好在在英國學(xué)術(shù)圈摸爬滾打十多年，科研文字功底還算深厚），的確學(xué)識(shí)博廣，常常簡單一張圖，見我所不能見，富于洞察力。印象最深的還是我第一次給他看那第一張示意圖的時(shí)候，我跟他講了我想表達(dá)的意思，他立刻指出一處很低劣的知識(shí)錯(cuò)誤：我注意到枝晶間的取向改變（旋轉(zhuǎn)），可能會(huì)引起裂紋，然后想當(dāng)然的也讓枝晶間在示意圖上彎曲了。。。嚇的我一身冷汗。。 盡管有這么多努力付出，還是覺得有運(yùn)氣的成分。這個(gè)運(yùn)氣倒不是偶然中有重大發(fā)現(xiàn)，而是說運(yùn)氣好找到的東西暫時(shí)把想講的故事給講完整了，但是是不是真是那樣、就是那樣，還真不好說。。。具體體現(xiàn)是第Fig.13和后面對高周疲勞樣品滑移面施密特因子（schmid factor）的計(jì)算。Fig13 正好可以印證我關(guān)于枝晶對裂紋影響的新理論，但問題是我就偶然發(fā)現(xiàn)了一處，是不是具有普遍性，不知道。。有意思的是就這一處發(fā)現(xiàn)居然恰到好處，該需要的樣子特征都符合，所以說明起來非常漂亮。另外后面施密特因子的計(jì)算也是，理論測量和實(shí)際測量的角度也大致吻合，并且計(jì)算的施密特因子值也符合預(yù)期，這也足夠說明我的解釋是行的通的，（文章里也是這樣寫的），但我卻覺得實(shí)際上并不總是如此，如果測的樣品足夠多的話。而我運(yùn)氣好就好在我只磨了兩個(gè)樣品（怎么磨的前面介紹過），結(jié)果卻完全吻合。By the way, 我最新的實(shí)驗(yàn)真的說明有例外。。。 fig 10.jpg fig 11.jpg fig 12.jpg fig 13.jpg fig 14.jpg fig 15.jpg first Acta.PNG |
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