迄今最权威的一篇关于大马士革钢的文章---Nature2006年11月444卷286页全文翻译

albertnaoko

albertnaoko短短的前言:
Nature也就是自然,是除了cell和柳叶刀之外影响因子最高的科学杂志,2006年上的这篇关于大马士革的文章,第一次通过现代科研手段解开了古代真实大马士革钢材的部分秘密.并且把人们对大马士革钢材的认识提升到了接近本质的高度.如果以此定义真正的大马士革钢,现在我们刀友手中没有一把能被称作大马士革的刀.毕竟,我们还只是在模仿外观.


古代大马士革马刀中的碳纳米管

十字军在和穆斯林的战斗中第一次见识到了大马士革钢刀,这种刀的钢材有着一些欧洲制造的钢材所没有的特点, 比如: 被称为大马士革,颇具特征的波浪型花纹; 非同寻常的机械性质; 和极端锋利的刀刃. 在这篇文章里我们用高分辨透射电子显微镜(简称HRTEM)研究一块来自17世纪马刀上的大马士革钢材,我们发现,在这块样品里存在碳纳米管和碳化铁纳米线.古代制作大马士革钢材这种超高碳钢的秘方已经失传很久很久,我们发现的这种微观结构可能能帮助我们解开大马士革钢美丽波纹的秘密.

世人相信,大马士革钢刀是直接用古印度制作的小钢胚锻造出来的(这种小钢胚叫做wootz).当精密高深的热机械处理过程如锻造和热处理运用在这些小钢胚上的时候,它们的性质就被提炼到了完美的优越境界.但是,欧洲的刀匠却无法重复这种制作工艺. 19世纪后期,大马士革钢刀的制作秘密彻底消失了. 钢中的碳含量在1%到2%之间时会形成碳化铁,现在我们仍然不清楚中世纪的铁匠是如何克服这种碳化铁胚盘(Fe3C,陨碳铁)所固有的脆性的.我们也不知道大马士革钢刀上的波浪花纹是如何形成的.

适当温度下的机械处理过程可以使钢材的显微结构变得更加细密,并且在更高温度下钢材会拥有超塑性(译者:韧性更高). 我们知道,在钢材中加入钒,铬锰,钴,镍或者别的元素可以在热循环过程中促进碳化铁层的形成,所需的温度低于生成碳化铁所需要的800摄氏度.除此之外,大马士革钢含有稀土元素,并且在其显微结构中有铁碳纳米线(译者:这些前人的工作,参见文献3~5).

我们用一台高分辨透射电子显微镜研究了一块来自纯正大马士革马刀上的钢材样品. 这把马刀是由17世纪著名的铁匠Assad Ullah所制. 样品捐自瑞士首都伯尔尼历史博物馆的E. J. Klay. 它的显微结构先前报道在参考文献4中, 但是存在其中的碳纳米管最近才被我们发现,因为只有将样品溶解于盐酸中它们才能被检测到. 研究了样品溶解后的剩余物,我们发现有些碳化铁纳米线不完全溶解,这说明了它们被碳纳米管包裹着从而得到了保护,不被盐酸腐蚀(译者:对于非化学专业的朋友,这段比较难理解,我简单说一下,如果没有碳纳米管,样品本应该全部被溶解,滴在TEM铜网上的样品也不可能显示出纳米线的结构,所以只有可能是碳纳米管包裹保护了碳化铁纳米线).

碳纳米管可以用催化合成的方法制备,也可以在微孔结构里用碳水化合物制备.由此我们判断,我们的发现可以将大马士革钢刀中明显的分层结构和钢中的”杂质”联系在一起(译者:对非专业人士Nature里的有些语言不好理解,不是因为用到术语,而是因为读者缺乏相关知识背景,碳纳米管的制备方法非常非常多,其中一些用到纳米金属作为”种子”,再引入含碳的前驱物比如碳水化合物,碳纳米管而后在”种子”的作用下按照一定的原理生长.所以”杂质”,比如催化剂,是碳纳米管生长不可缺少的条件). 400年前的古人通过经验不断优化大马士革刀的处理工艺,最后在大马士革刀里制出了碳纳米管 (译者:400年前的他们显然不知道,他们无意中创造出了碳纳米管.可是,400年后碳纳米管才被日本的Iijima发现).

通过早先一篇关于印度wootz的报道,我们知道,制做wootz刀胚所需的特殊原料是强制性的(译者:这就是我们说的秘方,一点都不能改动) 如:取之Cassia auriculate的木头,取之Calotropis gigantean的树叶,和取之印度特殊矿区的矿石. (译者: Cassia auriculate和Calotropis gigantean是两种植物,图片如下). 我们推测,18世纪,正是由于这些特殊矿石的减少,不知道矿石里微量元素重要性的铁匠们再也无法用前人的配方制作同样的wootz了.

  
不断循环的热处理过程和锻打过程使那些生长碳纳米管所需的催化元素渐渐分散,它们散部在和锻打面平行的层理面上.这些元素促进了碳纳米管的生成,碳纳米管又导致了碳化铁纳米线或者碳化铁颗粒的形成.当大马士革钢材的纳米结构形成以后,它才有了这些我们所知道的优越性能.



[ 本帖最后由 albertnaoko 于 2009-4-10 08:49 编辑 ]

leisilin1986

自然的巧合和人为的巧合完美地结合在一起的产物

dcyhaitao

能看明白，不过翻译的有些生硬
真正的大马士革钢看来很难再出现了，那么我们现在刀友手中的大马只能算是仿制品了
或许借助现代材料合成加工工艺，人类能制作出比大马更好的更适合做刀的材料

wangqi8730

终于看到这篇文章了，感谢楼主

albertnaoko

真正的大马士革钢材和今天的“大马”有最重要的两点不同，

（1）花纹的形成方式：古代大马的花纹不是靠两种钢材的反复折叠锻打，然后靠腐蚀速率不同做出来的
（2）有无碳纳米管结构

o_l_o

了解一下，不是很明白，现代冶金工艺比古代发达多了，为何造不出来超越大马的钢材呢？

小猎刀

永远存在于刀友的心中。

御神雾夜

在介绍日本刀的文章看到过...古法折叠锻打钢就是纳米钢....其晶体成圆柱体...刀刃手摸不觉得鋒利...甚至不会割手..但把紙放在桌上划都是齐口割开..因为晶体已达纳米級..手摸沒有感覺....其實刃口都是..非常细微的站立圆柱体....另..有文章认为..大马的锻造工序并没有什么奇特的地方...特殊花纹的形成..仅仅是因为矿石中含有的那些元素...

jasonp

依照这篇文章的说法，古代WOOTS大马的之所以传奇，除了匠师的技艺外，更重要的是来自自然的力量——比例或结构特殊的天然矿藏

xpy220

一个形象的比喻，就是：碳纤维丝的丝状结构成就了碳纤维的强度特性，若去掉这个丝状结构，碳纤维与普通塑料强度相差不大。

wangqi8730

原帖由 御神雾夜 于 2009-4-10 09:17 发表
在介绍日本刀的文章看到过...古法折叠锻打钢就是纳米钢....其晶体成圆柱体...刀刃手摸不觉得鋒利...甚至不会割手..但把紙放在桌上划都是齐口割开..因为晶体已达纳米級..手摸沒有感覺....其實刃口都是..非常细微的 ...

那只是研磨的技巧，当你把刃抛光后，就会不划手，但是削纸刷刷的
不信你试试
关于纳米我觉得是噱头，看问题的角度吧了

albertnaoko

原帖由 御神雾夜 于 2009-4-10 09:17 发表
在介绍日本刀的文章看到过...古法折叠锻打钢就是纳米钢....其晶体成圆柱体...刀刃手摸不觉得鋒利...甚至不会割手..但把紙放在桌上划都是齐口割开..因为晶体已达纳米級..手摸沒有感覺....其實刃口都是..非常细微的 ...

我也觉得可能是假的。

[ 本帖最后由 albertnaoko 于 2009-4-10 12:10 编辑 ]

御神雾夜

原帖由 wangqi8730 于 2009-4-10 11:51 发表

那只是研磨的技巧，当你把刃抛光后，就会不划手，但是削纸刷刷的
不信你试试
关于纳米我觉得是噱头，看问题的角度吧了

确实如此。。我的同事摸着刀刃说。。没开刃啊。。。然后我给他剃了毛。。哈哈哈哈哈。。。不过。。我想纳米还是可能的。。。这就是为什么说锻造碳钢比较锋利的理由吧。。。锻造后的晶体应该更细腻。。。

56

古代大马和现在大马制作概念不一样，而且古代大马的乌兹矿也已经枯竭，那么是不是可以理解为现代大马跟古代大马已经没有什么实质上的联系呢？

方程式

第一看到这么详细的介绍~感谢albertnaoko兄分享!

albertnaoko

实质上是一点联系都没有

hualei

联系就是外观有点像

啸威

可是为什么,为什么现在的"大马"都那么贵啊?

饭太热

现在有点花纹就叫大马士革,其实是一种失传后以个人意志的延续.虽然真正的大马士革没了,不是没人造得出,是资源没了,是技术失传了,但爱刀的人们并不想让大马士革的美名失传,只能这样模糊的延续下去了.至于价格贵,一是炒做,二是很多国外刀匠都是自己锻造大马士革,成本高,还要吃饭,级别不同价格更高,而有真正有级别的作家才会有更多人去买他们的大马士革..
大马士革,,,用另一个梦去替代传说中的梦---饭太热

就是这样了

这篇文章,我说现在读懂了,肯定N多人骂我,,,我要慢慢看了,,我地天啊,我地眼睛啊~~
HOHO

[ 本帖最后由 饭太热 于 2009-4-10 22:18 编辑 ]

坚固之石

这个太深奥,看不懂,但了解了古代的大马和现在的完全不是一种东西了