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中国材料学的先驱——两院院士师昌绪

已有 9612 次阅读 2010-7-24 13:08 |个人分类:生活点滴|系统分类:人物纪事

在国家自然科学基金委办公室,常常能看到一位精神矍铄的老人忙碌的身影。他衣着素朴,头发已脱落殆尽,总是一副乐呵呵的样子。他就是第五届光华工程科技成就奖获得者、著名的材料学家、“两院”资深院士师昌绪先生。先生不仅是我国材料科学与技术界的一代宗师,更是推动我国材料科学发展的杰出管理者和科技战略家。

回顾自己的大半生,这位老一代的“海归”派没有多少豪言壮语,“人生在世,要对人类有所贡献。作为一个中国人,就要对中国做出贡献,这是人生的第一要义。”他常挂在嘴边的这句话,虽然朴实无华,却凝聚着一位饱经沧桑的老知识分子数十年来投身科学事业,不畏磨难,矢志报国的赤子情怀。

 

 

19556月,骄阳似火的美国旧金山码头,“克里夫兰”号客轮从这里启航开往香港。船缓缓离岸,站在甲板上的35岁的师昌绪万分激动:“我终于可以回到祖国了。”在滚滚的波涛中,他的思绪又飞回到了为争取回国而与美国当局斗争的日日夜夜。

1948年,师昌绪怀着实业报国的梦想登上了美国General Miegs号,开始了异国求学深造的征程。

到美国后,师昌绪首先进入美国密苏里矿冶学院攻读硕士学位,主要从事真空冶金的研究。在此期间,他利用真空中蒸汽压的原理,从炼铅过程中所得的锌熔渣中提炼出银,其纯度高达90%以上,这个具有开拓性的独特方法因改进了在100年前发明的用锌提取液铅中金银的方法而受人瞩目。一年多后,师昌绪申请到欧特丹大学冶金系研究助教的职位,同时继续攻读博士学位,开始转向对“铟、砷、锑三元族元素相图”的研究,这项工作为后来的化合物半导体研究奠定了基础。

攻读博士期间,国内的北洋大学曾聘请师昌绪回国任教,他欣然应允,决心学成后迅速归来,以报效祖国。然而,紧张的中美关系和动荡的国际局势却让他的归国梦一次次搁浅。

1951年抗美援朝战争爆发,在朝鲜战场上节节败退的美国认为中国力量不可忽视,司法部明令禁止学习理工医学科的中国留学生回国,师昌绪先生即是明令禁止回国的35名中国学者之一。禁令说,如有违犯或企图离美者处以5年徒刑或5000元罚款,或二者兼施。有人被突击搜查,有人被长时审讯,有人甚至被关押起来。

先生曾企图以到印度或瑞典等国找工作为由,绕道回国,但未能成行。无奈,在取得博士学位后,他只好继续受聘于麻省理工学院冶金系,在著名金属学家M·柯恩教授的指导下,进行博士后研究工作,开展了“硅在超高强度钢中作用的研究”这一课题。在其研究结果的基础上,后来发展出300M超高强度钢,成为20世纪60年代到80年代世界上最常用的飞机起落架用钢,解决了过去飞机起落架常因断裂韧性或冲击韧性不够而发生事故的问题。

在麻省理工学院期间,先生虽然工作顺利,生活舒适,但他并没有放弃回国的念头,中国在朝鲜战场上胜利的捷报不断激励着他回国的决心。因此,他联合波士顿的其他中国留学生,积极组织争取回国的活动。他们一方面和中国日内瓦会议代表团联系,将表达强烈要求回国愿望的联名信转交给周总理;同时,又给当时的美国总编艾森豪威尔写了一封公开信,控诉美国阻挠中国留学生回国的无理行径,并要求撤除禁令,让他们回到祖国。当时大家一起分工,把最繁琐的印刷任务交给了师昌绪,当年给美国报界、议员、民众团体投出的200封信无不经过他手。

经过多方的积极努力和争取,1955年春,美国在多重压力下被迫公布同意一些中国留学生回国名单,师昌绪先生就名列其中。临行前,M·柯恩教授问他:“你想回国,如果因为职位低,或挣钱少的话,我可以帮忙。”师昌绪平静地回答说:“都不是,在美国我是个可有可无的人,而我是中国人,我的祖国需要我。”柯恩教授感慨地点点头:“我明白了。”在国内党组织安排下,归心似箭的师昌绪和同伴们终于一起回到了日夜思念的祖国。

 

 

功勋卓越的“材料医生”

回国后,师昌绪先生热切地想投身于国家经济建设实践,因而无条件地服从国家分配,来到中国科学院沈阳金属研究所。当时正值第一个五年计划的建设高潮,在李薰所长领导下,金属所把大部分力量投入到直接为国民经济建设服务的工作之中,先生因而被指定为沈阳金属所驻鞍钢工作组的负责人。他的专长本是物理冶金学,而新的任务却涉及到炼铁、炼钢、轧钢等工艺问题,但先生毫无怨言,毫不犹豫地挑起这副担子,边工作边学习,领导全组完成了多项重要课题。

在研究过程中,先生不懂俄文,但由于需要,他完全依靠字典翻译出了《金属学物理基础》一书中液体金属结构与凝固两章。50年代后期,金属所的研究工作重点转向军工尖端材料的研究,他又被任命为高温合金研究组的负责人,从此,开始了高温合金及合金钢的研究与开发工作。

高温合金是当时航空、航天与原子能工业发展中必不可少的材料。师昌绪从中国既缺镍无铬,又受到西方发达国家封锁的实际出发,提出大力发展铁基高温合金的战略方针。为了克服一般铁基高温合金的耐热性能差的弱点,师昌绪等人在设计成分时一反铁基高温合金中钛高铝低的常规作法,相应提高铝的含量,从而研制出中国第一个铁基高温合金808,代替了当时的镍基高温合金GH33作为航空发动机的涡轮盘。

为了使我国高温合金的生产立足国内,先生率队与抚顺钢厂共同攻关。时值在沈阳的妻子郭蕴宜怀孕临产之际,需要照顾,他便每天早晚乘铁闷罐车奔波于沈阳与抚顺之间,即使最冷的一二月份也不例外。因过度劳累,他开始尿血,腰都无法直立,被诊断为肾盂炎。

回忆起这段往事,夫人郭蕴宜不无动情地写道:“嫣红嫩绿惜晚春,碧罗轻纱玉兰沁,自从天降麟儿后,柴米油盐乱愁新”。

即使这样,也没有动摇先生为祖国建设服务的决心。为了高温合金的推广与生产,在几年里,先生走遍全国的特殊钢厂和航空发动机厂,解决生产中出现的实际问题,被人们亲切地称为“材料医生”。

20世纪60年代初,为了大幅提高航空发动机的燃气温度,提高性能,世界各国纷纷研发气冷空芯涡轮叶片。美国利用铸造工艺率先研制出小孔气冷叶片,并投入使用,但其技术是严格保密的。我国有人随即也提出搞气冷涡轮叶片,但遭到另外一些人的强烈反对,认为这是异想天开,一步登天,想“大跃进”。当时,航空研究院主管材料与工艺的副总工程师荣科教授大胆提出了“采用空心涡轮叶片以提高涡轮工作温度”的方案,并请师先生担任空芯涡轮叶片的研制工作。 

当时一共有三大孔变形加工,三大孔机械加工和九小孔铸造三种方案,师昌绪挑了其中最难,但最有生命力的九小孔铸造方案。这个方案冷却效果最大,不需要大型机械设备,利用现有条件便能上手开展研究。讲起那时的情形,师昌绪说:“当时,美国的技术属高度机密,别说没见过空芯涡轮叶片,就连听都没听说过。可是既然有了答案,我们也一定能做出来。”

先生很快组织起100多人的科技队伍进行攻关,日夜和大家一起奋战于金属所简陋的精密铸造实验室里。在研制过程中,他们遇到许多技术难题,如型芯材料的选择,因在近100毫米长的叶身中,要均匀地排列粗细不等9个小孔,最细的直径仅0.8毫米,而在侧面进气口处还要有一个弯角。这种空心叶片比美国生产的那种从底部进气的短叶片型芯制作工艺要难得多。究竟采用何种材料制作型芯,他们查阅了许多资料也未能解决。最后,先生从偶然看到的美国杂志上刊登的一幅出售不同规格的细石英管的广告中得到启示,决定采用石英管做型芯材料,从而取得了突破性进展。此外,在型芯定位、造型、浇注、脱芯、壁厚测量以及断芯的无损检测方法上均作了细致的研究。就这样,仅用一年多时间,我国第一代铸造多孔空心叶片就在金属所实验室诞生了。

空心叶片的成功研制,使我国成为世界上继美国之后第二个采用铸造空心涡轮叶片的国家,直到90年代,我国主要歼击机发动机仍采用该工艺制作的涡轮叶片,而且向国外大量出口。改革开放后,英国著名航空发动机制造厂家罗•罗公司的总设计师胡克教授,参观完我国研制的铸造空心叶片后,感慨地说:“单凭见到这一实际成就,就不虚此行。”

70年代中期,国家决定把空心叶片的生产转移到贵州基地,三机部仍点名由师昌绪带队,为其解决技术问题。当时贵州基地的生活清苦,他们住的是最简易的招待所,水管里放出来的水是混的,只有沉淀一会才能使用;楼外的厕所只有留神细看才能下脚;吃的是大食堂卖的大米、地瓜干和玉米面做的混合饭及南瓜汤,连咸菜和酱油都没有,如不耐心和用力去嚼,则无法下咽。可师先生却毫无怨言,而且非常乐观,与同志们一起圆满地完成了任务。

                

 

                 高瞻远瞩的科技战略家

“青山高而望远,白云深而路遥”。在长期坚忍不拔的奋斗中,师昌绪先生一步一步登上了科学的高峰。当了十余年金属所的副所长、所长,其间还创建并担任腐蚀所的领导职务,先生笑称自己的头发就是在同时担任两个所的所长时被折腾光的。上世纪80年代,先生从科研岗位上卸任,来到北京,扮演起管理者和决策者的角色。在新的征途中,他以一位科学家的高瞻远瞩,推动着我国材料科学乃至整个科学事业的健康发展。

  1984年,师昌绪开始担任中国科学院技术科学部主任。上任之初,他就对技术科学的发展方向提出了有益的建议。为了促进科研单位与大企业之间联系,他领衔与20名专家联合提出加强两者联系的建议,并专门组织召开了有关研究所所长和大型企业负责人的座谈会,为他们牵线搭桥。从此,中国科学院内与技术科学有关的研究所和国内大企业分别建立了业务协作关系,促进了科研成果的推广应用,也推动了企业的技术更新。

两年后,国家自然科学基金委员会成立,先生并任命为副主任,主管政策局及材料与工程部。他对我国科学基金制的建立提出过很多建设性的意见,如基金会应该是一个学术与行政双重性质的机构,因此,其下属的各学部的工作人员的专业水平要不断提高;同时提高流动编制的比例,以保证基金会不致变为一个官僚机构。对如何加强基础研究,他从国家制订政策方面提出过许多建设性意见,他认为当前基础研究的重点应该放在应用基础研究方面,因为它直接与工农业发展息息相关。此外,他还进行了大量具体而细致的工作,亲自制订与主编《基金项目指南》,为国家自然科学的发展起到导向作用;亲自主持了《学科发展战略研究》的启动与编写。

作为“863计划”新材料领域专家组的顾问,先生积极推进中国新材料的创新研究与尖端课题,多次强调“创新”而非简单的“跟踪”。 他公正地主持或参与利用世界银行贷款建立的75个国家重点实验室和58个专业实验室立项和可行性报告的评审,并主持了国家重点实验室的定期评估及运行费的评议工作,并在工作中不断改进和完善评审方法,使国家重点实验室的评审工作逐步实现了规范化、科学化,促进了国家重点实验室的健康发展。 

先生也为中国工程院的筹建付出了心血。80年代初,与曾张光斗、吴仲华、罗沛霖联名提出“实现四化必须发展工程科学技术”的建议;十年后,他再次与王大珩、张光斗、张维、侯祥麟、罗沛霖等联名向党中央、国务院提出成立中国工程科学院,并将很大精力投入工程科学院的筹建工作。经过两年的不懈努力,1994年中国工程院正式宣告成立,74岁的先生被任命为副院长,为工程院的发展壮大立下了汗马功劳。

先生对国家科技发展中存在的问题表现出强烈的责任心。他曾建议国家科技部,将大力开发取之不尽用之不竭的镁列为攻关重点;当他意识到我国纳米科技的研究与开发将进入无序竞争状态时,上书国务院,建议成立“国家纳米科学技术指导协调委员会”,对“纳米科技”予以重视并指导其有序发展,他的意见很快为国务院采纳。

 生物材料是21世纪研究与开发的热点,我国因涉及几个学会不能联合而无法加入国际组织。经过努力,师先生在上世纪90年代末将他们予以联合,成立了中国生物材料委员会,他被推选为理事长,随即加入国际组织,避免了与彼此的矛盾与冲突。他还为中国成功争取到第九届世界生物材料大会的举办权付出了很大努力。他虽不是生物材料专家,但出于对我国材料科学与技术进步的责任心,他热心促进中国生物材料的发展。

先生自认为是一个“只问耕耘,不问收获”的人,只要对国家科学技术发展有利,便努力为之。因此几十年来,他呕心沥血,把自己的全部时间都献给了祖国的科技事业,对我国科技事业的发展产生了重要而深远的影响。

 

                                  余武隆与师昌绪院士在一起

 

 

 

                矢志报国的归来学子

            

 

    师昌绪院士简介:国际著名的金属学及材料科学专家,两院院士、资深院士。长期在中科院金属所工作,历任研究室主任、研究员、副所长、所长、名誉所长、所学术委员会第二、三届副主任、第四届主任、第五届顾问等职。1981年,当选为中科院学部委员。1982年,创办并兼任中科院金属腐蚀与防护研究所所长。1984年,调任中科院技术科学部主任。1986年,任国家自然科学基金委员会副主任,嗣后被聘为该会特邀顾问。主持了我国国家重点实验室及国家工程研究中心的选拔和评估工作,是863计划新材料领域的特邀评估专家。曾任国家发明奖及自然科学奖的评委,现任国家自然科学奖评委会副主任。



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