02.27 【向科學致敬】師昌緒的材料科學研究之路


【向科學致敬】師昌緒的材料科學研究之路

2011年1月14日,91歲高齡的師昌緒院士,登上了國家最高科技獎的領獎臺。他是我國著名材料學家、中國科學院和中國工程院兩院的院士。半個多世紀以來,始終為我國科技事業的發展不停奔忙。即便年逾九旬,師昌緒院士也一直活躍在科學前沿領域。

人們說,師昌緒院士是個用“特殊材料”造就的老人。一輩子和各種各樣的材料打交道,在高溫合金、合金鋼等領域為我國創造了多項第一。今天,我們共同來聽聽師昌緒院士與材料科學之間的不解之緣。

我們先來認識一下這位熱衷材料研究的科學家。師昌緒出生於1918年,中學畢業後,考入西北工學院礦冶系,開始走上科學研究道路。

1945年大學畢業後,師昌緒在四川和鞍山工作了3年。1948年到美國留學。異國求學的歷程對於師昌緒來說還算順利。1955年回國後,師昌緒被分配到中國科學院從事科學研究。兩年後,中國科學院以發展新技術和新材料為重點,任命師昌緒為金屬研究所高溫合金研究組組長。

高溫合金是他從未接觸過的領域,在研究方向上,師昌緒選定開發鐵基高溫合金代替最為流行的鎳基合金,因為當時國內既缺鎳又缺鉻,而且受到國外技術封鎖。他和撫順鋼廠合作,開發出我國第一個鐵基高溫合金,後來用於航空發動機渦輪盤。那時,師昌緒還兼任合金鋼研究室主任。在他的指導下,1958年開發出無鎳不鏽鋼,用在尿素生產的裝備上,比國際常用的鎳鉻不鏽鋼還要好。

為了高溫合金的推廣與生產,不論條件多艱苦,師昌緒總是身先士卒,在第一線解決各種各樣的技術難題。他幾乎走遍全國的特殊鋼廠和航空發動機廠,幫助解決生產中出現的實際問題,被大家親切地稱為“材料醫生”。在航空發動機中,渦輪葉片工作條件最為苛刻,需要耐高溫、抗疲勞、高強度。師昌緒等研究人員考慮到鑄造合金有不少優點,於是採用真空冶煉、真空澆鑄等先進手段,開發出了可用於航空發動機渦輪葉片的合金。

到了1964年的時候,我國自行設計的軍用飛機即將投產,卻沒有高性能的發動機。在技術人員激烈的辯論中,確定了採用氣冷空心渦輪葉片。當時,航空院負責材料工藝的總工程師,到師昌緒家裡說明情況,希望在渦輪工作溫度會提高100攝氏度的前提下,研製出這種氣冷空心渦輪葉片。

在接受任務後,師昌緒拿到的基礎資料只有一張空心渦輪葉片的外觀草圖。他緊急組織起100多人的攻關隊伍,與大家日夜奮鬥在金屬研究所簡陋的精密鑄造實驗室裡。在他的帶領下,我國的科研人員僅用一年時間就攻克了一系列技術難關。在實驗室中做出了比美國難度更大的9孔鑄造鎳基高溫合金空心渦輪葉片,使我國航空發動機性能邁上了一個新臺階。

當時和師昌緒一起工作的中科院金屬研究所原所長李依依院士說:“我國是世界上第二個採用這種葉片的國家,當時英國也還沒有。這種葉片裝備了我國上個世紀60至90年代生產的大部分先進發動機。多年來從沒有因為葉片的問題,出過任何事故。”

這項研發工作,不僅為我國鑄造高溫合金在航空發動機渦輪葉片的應用上開闢了先河,以後的柱晶葉片和單晶葉片也都由此開始,空心冷卻性能也從100攝氏度發展到今天的400~500攝氏度。正是因為長期對國家科技發展的關心和思考,才讓師昌緒成為一位高瞻遠矚的戰略科學家,不斷推動著我國材料科學乃至整個科學事業的發展。

1984年,師昌緒調到中科院技術科學部工作。他敏銳地感覺到來自世界新技術革命的挑戰,組織學部委員們對我國鋼鐵、能源、通信、計算機、集成電路的發展以及科技人員的培養等重大問題進行諮詢,並提出科技和經濟不能“兩張皮”。早在1982年,他與3位科學家一起提出成立中國工程院的建議。最終,在1994年中國工程院正式成立了。師昌緒當選為首批院士和首屆副院長。

師昌緒根據我國基金制的發展提出了很多建議。他主持編寫了《學科發展戰略研究》,為我國基礎研究的資助指明瞭方向。1997年,我國啟動重大基礎研究規劃的立項工作,開始只有農業、能源、信息、資源環境與生命科學5個領域。在師昌緒等科學家的積極建議下,材料被列為重點支持領域之一,推動我國材料科學研究步入了快車道。

師昌緒院士說自己是個“閒不住的老人”。在一般人的印象裡,90多歲的老人早該在家裡頤養天年。可是要見師昌緒老先生,卻得到國家自然科學基金委員會的辦公樓裡,因為這是他工作的地方。

師昌緒院士有一本“效率手冊”,上面記錄著他每天的工作安排。例如,2009年,在北京接待來訪202批次,在京開會56次,出京開會13次,包括瀋陽、天津、成都、威海、上海、深圳、廣州等,還做了3次特邀報告;2010年,出差10次,南到廣州,北至滿洲里,在京主持大小會議幾十個,其餘時間幾乎每天都到辦公室工作。

當被問到為什麼耄耋之年仍然這麼忙碌的時候,師昌緒回答說:“因為我平生,最好管‘閒事’。”

對於這一點,與他共事20多年的國家自然基金委原工程與材料學部常務副主任李克健深有感觸。

2000年的一天,師昌緒突然找到李克健,詢問有關碳纖維的事情。碳纖維是航空、航天的關鍵材料,其他國家既不出口、也不轉讓技術。李克健回憶時說道:“當時國內沒人管這件事,師老先生也不是這方面的專家,但他意識到了這一問題的重要性,二話不說把這當成了自己的事。”

後來,師昌緒主持召開了關於碳纖維發展的研討會,並親自向上級建議把這項研究列為我國高技術研發專項。10多年來他一直跟蹤我國碳纖維的研發、生產與應用,強調要“自主創新”、“降低成本”。在李克健眼中,師昌緒院士很有眼光,管的都是國家最需要的事。什麼事情重要,關鍵環節在哪裡,他都能敏銳地看到,並且敢說敢做。

師昌緒總是勇於挑擔子。20世紀80年代,他把國內27個和材料相關的學會團結在一起,成立了中國材料聯合會。多年的老朋友李恆德院士曾感嘆,這件事虧得有他,很難想到還有別人能辦成。這得需要多大號召力、勇氣和細緻繁瑣的工作啊。

在整個材料科學領域,師昌緒院士都可謂德高望重,但他特別“低調”。說起獲得國家最高科技獎,他連連擺手說:“這個獎不是給我一個人的,是給整個材料科學界的。作為一箇中國人,就要對中國作出貢獻,這是人生的第一要義。”

師昌緒院士曾評價自己智慧平平,絕非一個聰明人。總結自己近一個世紀的人生,他認為,人一定要有所作為,智慧、體魄是基礎,勤奮、進取是動力,素質、品德是保證,環境、機遇是條件。在很多人眼裡,身為科學家的師昌緒身上總有一種很強的親和力。國家自然基金委原秘書長袁海波說:“他走到哪裡都有一種吸引力,能把大家凝聚在一起。他非常尊重別人,哪怕只是一個工人或者實驗員。”

在師昌緒院士與老伴兒郭蘊宜合寫的長詩《尋夢》中,有這樣兩句:遲暮夕陽餘熱暖,情真意切育英才。幾十年來,師昌緒院士不遺餘力培養人才,帶出了一支能打硬仗的技術攻堅隊伍。他的學生中大多已經成為我國材料科技事業的中堅力量。為了讓年輕人在國際上早露頭角,許多國際會議邀請他做主題報告,他都把機會讓給了年輕人。

屬於樂天派的師昌緒院士認為,只要對國家科學技術發展有利,就會努力付出。自己最大的願望就是,看到國家加快推進體制改革。現在學術界比較急躁,這樣不利於培養創新人才。而對於自己則是,得過且過,得活且活,但是活一天就要為國家做一天事。

作為我國高溫合金的奠基人,師昌緒把畢生精力都獻給了祖國的科技事業。2014年11月10日,師昌緒院士與世長辭。他用生命譜寫了精彩的人生,更為科技工作者樹立了光輝的榜樣。


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