供稿|王輝，吳鈺重/ WANG Hui, WU Yu-chong

非晶合金又稱為金屬玻璃，它是在過(guò)冷條件下快速凝固而得到的一種具有類似液體結(jié)構(gòu)的合金。由于沒(méi)有晶體的微觀結(jié)構(gòu)，非晶合金顯示出優(yōu)異的強(qiáng)度、耐腐蝕和超塑性。這些突出的性能和其廣闊的應(yīng)用前景推動(dòng)著非晶合金成為最近幾十年來(lái)國(guó)際材料學(xué)家爭(zhēng)向追逐的研究目標(biāo)之一，其中來(lái)自北京科技大學(xué)新金屬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的吳淵副教授所取得的研究成果尤其引人矚目。

兒時(shí)的吳淵就對(duì)自然充滿了興趣，從小立志當(dāng)一名科學(xué)家。1997年，吳淵懷著對(duì)未來(lái)生活的憧憬考入北京科技大學(xué)材料學(xué)院鑄造專業(yè)。大學(xué)四年勤奮刻苦的學(xué)習(xí)給吳淵打下了扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，2001年因成績(jī)優(yōu)秀，他被保送北京科技大學(xué)攻讀碩士學(xué)位研究生，開(kāi)始了自己人生的材料研究之路。三年的碩士研究生生活很快就過(guò)去了，臨近畢業(yè)之際，和很多同學(xué)一樣，吳淵也參加了國(guó)家公務(wù)員考試并取得了優(yōu)異的成績(jī)，向往的國(guó)家公務(wù)員崗位向他發(fā)出了聘用通知。面對(duì)這份待遇穩(wěn)定而優(yōu)厚的工作，吳淵總是放不下他心中的夢(mèng)想，最終他還是選擇繼續(xù)留校攻讀博士學(xué)位研究生，做一名真正的材料追夢(mèng)人。

愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)，成功等于艱苦的努力加上正確的方法。沒(méi)有比這句話更恰當(dāng)?shù)卦忈寘菧Y的博士研究生的歷程。讀博伊始，非晶合金已經(jīng)成為國(guó)際材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，特別是非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制涉及到物質(zhì)固液轉(zhuǎn)變現(xiàn)象的科學(xué)本質(zhì)問(wèn)題。2005年，著名的科學(xué)雜志(Science)將非晶合金的這一問(wèn)題列入人類最需要解決的125個(gè)問(wèn)題之一。它尤如材料王冠上的明珠，激發(fā)了吳淵對(duì)自己博士生階段研究成果的高期望。他很快選擇將非晶合金作為自己的研究方向，夜以繼日地工作起來(lái)。然而，通向科學(xué)高峰的路從來(lái)都不是平坦的。吳淵做課題十分努力，常常為完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程而熬夜，可是轉(zhuǎn)眼到了博士研究生第三個(gè)年頭仍沒(méi)有得到理想的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。面對(duì)這樣的結(jié)果，吳淵非常沮喪，甚至一度對(duì)自己的研究能力產(chǎn)生了懷疑。而此時(shí)，剛剛回國(guó)的長(zhǎng)江學(xué)者，國(guó)家杰出青年基金獲得者呂昭平教授為吳淵在研究中所展現(xiàn)的嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、熱情勤奮所打動(dòng)，他決定來(lái)雕琢這塊學(xué)術(shù)璞玉，具體指導(dǎo)吳淵的研究。他首先幫助吳淵重新疏理分析了研究?jī)?nèi)容，然后耐心地糾正他在科研上“蠻干”的做法，把精力集中在探究非晶合金力學(xué)性能的尺寸效應(yīng)本質(zhì)上來(lái)，逐漸幫助吳淵重新找回追逐夢(mèng)想的信心。兩年以后，在呂昭平教授的精心指導(dǎo)下，吳淵很快就在材料學(xué)報(bào)(Acta Materialia)、材料通報(bào)(Scripta Materialia)、應(yīng)用物理學(xué)報(bào)(Journal of Applied Physics)等國(guó)際著名學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文，連續(xù)報(bào)道了他對(duì)非晶合金微觀不均勻性與宏觀失效機(jī)制的新認(rèn)識(shí)。也就是這一年，吳淵完成了題為《多尺度下金屬玻璃變形行為研究》的博士論文，并被評(píng)為北京市優(yōu)秀博士學(xué)位論文，獲得全國(guó)百篇優(yōu)秀博士論文提名并留校工作。

圖1 吳淵博士實(shí)驗(yàn)室風(fēng)采

圖2 吳淵與課題組的研究生們探討研究?jī)?nèi)容

一份耕耘就有一份收獲。多年的研究生活，培養(yǎng)了吳淵細(xì)致認(rèn)真，一絲不茍的科研態(tài)度，也激勵(lì)他加快在材料世界里追夢(mèng)的腳步。在與呂昭平教授的學(xué)術(shù)探討中，吳淵對(duì)非晶合金有了更為深刻的認(rèn)識(shí)，非晶合金雖然具有傳統(tǒng)合金所不能比擬的強(qiáng)度等優(yōu)勢(shì)，但是由于缺乏有效的韌塑化機(jī)制而呈現(xiàn)出低韌性和高脆性，大大制約著非晶合金這種先進(jìn)材料應(yīng)用和發(fā)展。受到傳統(tǒng)合金中微納米尺度過(guò)冷奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變而增強(qiáng)基體性能的啟發(fā)，吳淵和他所在的課題組提出在非晶合金中引入“形變誘導(dǎo)相變”效應(yīng)來(lái)改善非晶合金這一缺陷的設(shè)想。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)分析，經(jīng)歷過(guò)很多次失敗，終于在國(guó)際上首次獲得了具有大拉伸塑性和加工硬化能力的非晶合金復(fù)合材料，2010年，這一研究成果在國(guó)際著名材料期刊先進(jìn)材料(Advanced Materials)公開(kāi)發(fā)表，在國(guó)際上引起了強(qiáng)烈反響。一位審稿人認(rèn)為這項(xiàng)成果“極為重要，是開(kāi)發(fā)高性能非晶復(fù)合材料的重要進(jìn)展”；另一位審稿人的結(jié)論則認(rèn)為吳淵的研究結(jié)果是“對(duì)結(jié)構(gòu)材料的重要貢獻(xiàn)”。Nature出版集團(tuán)—亞洲材料(NPG-Asia Materials)將此研究成果評(píng)為研究熱點(diǎn)，認(rèn)為該進(jìn)展“為其他合金體系中開(kāi)發(fā)大韌塑性非晶合金材料提供了一種新思路，并對(duì)非晶態(tài)合金材料的實(shí)際工程應(yīng)用起到極大的促進(jìn)作用”。另一權(quán)威期刊科學(xué)雜志(Science)則專文評(píng)述，對(duì)吳淵所取得研究成果不吝溢美之辭，認(rèn)為這“極大提升了非晶合金的潛在結(jié)構(gòu)應(yīng)用，并開(kāi)辟了一個(gè)新的科學(xué)研究方向”。2012年著名國(guó)際學(xué)術(shù)評(píng)論刊物今日材料(Materials Today)在出版的綜述論文中認(rèn)為“該成果改變了非晶合金沒(méi)有拉伸加工硬化的現(xiàn)實(shí)，是非晶韌塑化的突破”。與此同時(shí)，吳淵的這篇論文也激起了學(xué)術(shù)界的極大興趣，短短幾年時(shí)間，該文被國(guó)際同行SCI他引超過(guò)150次。

吳淵的導(dǎo)師呂昭平教授說(shuō)，“一個(gè)人不可能永遠(yuǎn)成功，也不可能永遠(yuǎn)失敗，年輕時(shí)的磨難是人生的一筆財(cái)富?！苯?jīng)過(guò)研究的磨礪和不斷探索，吳淵也品嘗到了成功的喜悅，他再接再厲，終于在金屬材料領(lǐng)域嶄露頭角。2012年，吳淵和他所在的課題組提出了一種通過(guò)調(diào)控過(guò)冷奧氏體型晶相層錯(cuò)能優(yōu)化非晶合金復(fù)合材料整體力學(xué)性能的方法，這一結(jié)果發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊物理評(píng)論快報(bào)(Physics Review Letters)上，為發(fā)展高性能非晶復(fù)合材料提出了一種實(shí)際的操作手段。更為深入的研究表明，非晶合金在微觀結(jié)構(gòu)上具有不均勻性，而傳統(tǒng)材料的宏觀力學(xué)并不適用于解釋非晶合金的這一微觀特征。通過(guò)深入理解非晶合金微觀結(jié)構(gòu)不均勻性和微區(qū)失穩(wěn)的基礎(chǔ)上，吳淵和他的課題組提出了一種能將非晶合金微區(qū)失穩(wěn)和宏觀拉伸行為定量聯(lián)系起來(lái)的變形模型。被審稿人認(rèn)為“提供了一種連接微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能的橋梁和途徑，對(duì)理解非晶合金結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和塑性變形能力的關(guān)聯(lián)具有重要價(jià)值”。該研究進(jìn)展也很快得到了國(guó)際著名材料學(xué)家的肯定。美國(guó)工程院院士、中國(guó)工程院外籍院士C.T.Liu教授引用時(shí)特別強(qiáng)調(diào)這一研究結(jié)果“重要且令人信服”，美國(guó)加州理工學(xué)院J.R.Greer教授在與荷蘭皇家科學(xué)院院士De Hosson教授在共同署名發(fā)表在國(guó)際材料頂級(jí)期刊材料科學(xué)進(jìn)展(Progress in Materials Science)的一篇論文中大篇幅地引用了吳淵的論文結(jié)果，認(rèn)為“這一成果對(duì)理解脆性非晶合金變形行為具有重要意義”。

圖3 通過(guò)將“相變誘導(dǎo)塑性”概念引入到非晶合金復(fù)合材料中，獲得具有拉伸塑性和加工硬化能力的非晶合金復(fù)合材料(結(jié)果發(fā)表在Advanced Materials)

圖4 合金化元素與被替代元素間電負(fù)性和原子尺寸差對(duì)奧氏體型析出相層錯(cuò)能的影響(結(jié)果發(fā)表在Physical Review Letters)

在呂昭平教授的精心培養(yǎng)下，吳淵終于成為材料研究前沿的弄潮兒，他在向新的研究高峰邁進(jìn)，也越來(lái)越接近自己的夢(mèng)想，同樣也引起了國(guó)際同行的關(guān)注。2013年，應(yīng)美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室邀請(qǐng)，吳淵來(lái)到這個(gè)國(guó)際著名的綜合性大型材料研究機(jī)構(gòu)與美方共同開(kāi)展非晶和高熵合金的研究。2014年，他在應(yīng)用物理快報(bào)(Applied Physics Letters)發(fā)表了國(guó)際上率先采用散裂中子源的中子衍射技術(shù)對(duì)高熵合金變形行為的研究論文。

迄今為止，吳淵已經(jīng)在多個(gè)國(guó)際材料領(lǐng)域的頂級(jí)刊物上發(fā)表SCI論文50余篇，SCI引用近700次，他引600余次。應(yīng)邀在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議作報(bào)告9次，獲得發(fā)明專利授權(quán)11項(xiàng)，獲得教育部自然科學(xué)二等獎(jiǎng)1次。他還是美國(guó)礦物冶金和材料學(xué)會(huì)會(huì)員，中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)金屬間化合物與非晶合金分會(huì)委員，同時(shí)也是多個(gè)國(guó)際期刊的審稿人。2013年，吳淵入選首批北京市高校青年英才計(jì)劃。2014年，吳淵憑借過(guò)硬的實(shí)力成為被同行稱為“小杰青”的國(guó)家自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金獲得者。2015年，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的評(píng)審，吳淵入選中共中央組織部萬(wàn)人計(jì)劃“青年拔尖人才”支持計(jì)劃。目前，吳淵和他所在的課題組承擔(dān)著國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、重大國(guó)際合作項(xiàng)目和優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目等多個(gè)研究項(xiàng)目。

面對(duì)取得的累累碩果，吳淵總是不愿多談。他說(shuō)：“選我所愛(ài)，愛(ài)我所選，我會(huì)在自己選擇的道路上一如既往地走下去，希望通過(guò)自己的努力在所處的領(lǐng)域有所作為。”這就是吳淵，你可以感受到他那份強(qiáng)烈地執(zhí)著于科學(xué)研究的真誠(chéng)和熱情。正是如此，才讓他成為非晶世界里的追夢(mèng)人，他一步一個(gè)腳印，用辛勤的汗水構(gòu)筑著自己的理想之夢(mèng)。