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第89集 师昌绪的材料科学研究之路

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最新发布时间: 2020-02-26   浏览数:
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  2011年1月14日,91岁高龄的师昌绪院士,登上了国家最高科技奖的领奖台。他是我国著名材料学家、中国科学院和中国工程院两院的院士。半个多世纪以来,始终为我国科技事业的发展不停奔忙。即便年逾九旬,师昌绪院士也一直活跃在科学前沿领域。

  人们说,师昌绪院士是个用“特殊材料”造就的老人。一辈子和各种各样的材料打交道,在高温合金、合金钢等领域为我国创造了多项第一。今天,我们共同来听听师昌绪院士与材料科学之间的不解之缘。

  我们先来认识一下这位热衷材料研究的科学家。师昌绪出生于1918年,中学毕业后,考入西北工学院矿冶系,开始走上科学研究道路。

  1945年大学毕业后,师昌绪在四川和鞍山工作了3年。1948年到美国留学。异国求学的历程对于师昌绪来说还算顺利。1955年回国后,师昌绪被分配到中国科学院从事科学研究。两年后,中国科学院以发展新技术和新材料为重点,任命师昌绪为金属研究所高温合金研究组组长。

  高温合金是他从未接触过的领域,在研究方向上,师昌绪选定开发铁基高温合金代替最为流行的镍基合金,因为当时国内既缺镍又缺铬,而且受到国外技术封锁。他和抚顺钢厂合作,开发出我国第一个铁基高温合金,后来用于航空发动机涡轮盘。那时,师昌绪还兼任合金钢研究室主任。在他的指导下,1958年开发出无镍不锈钢,用在尿素生产的装备上,比国际常用的镍铬不锈钢还要好。

  为了高温合金的推广与生产,不论条件多艰苦,师昌绪总是身先士卒,在第一线解决各种各样的技术难题。他几乎走遍全国的特殊钢厂和航空发动机厂,帮助解决生产中出现的实际问题,被大家亲切地称为“材料医生”。在航空发动机中,涡轮叶片工作条件最为苛刻,需要耐高温、抗疲劳、高强度。师昌绪等研究人员考虑到铸造合金有不少优点,于是采用真空冶炼、真空浇铸等先进手段,开发出了可用于航空发动机涡轮叶片的合金。

  到了1964年的时候,我国自行设计的军用飞机即将投产,却没有高性能的发动机。在技术人员激烈的辩论中,确定了采用气冷空心涡轮叶片。当时,航空院负责材料工艺的总工程师,到师昌绪家里说明情况,希望在涡轮工作温度会提高100摄氏度的前提下,研制出这种气冷空心涡轮叶片。

  在接受任务后,师昌绪拿到的基础资料只有一张空心涡轮叶片的外观草图。他紧急组织起100多人的攻关队伍,与大家日夜奋斗在金属研究所简陋的精密铸造实验室里。在他的带领下,我国的科研人员仅用一年时间就攻克了一系列技术难关。在实验室中做出了比美国难度更大的9孔铸造镍基高温合金空心涡轮叶片,使我国航空发动机性能迈上了一个新台阶。

  当时和师昌绪一起工作的中科院金属研究所原所长李依依院士说:“我国是世界上第二个采用这种叶片的国家,当时英国也还没有。这种叶片装备了我国上个世纪60至90年代生产的大部分先进发动机。多年来从没有因为叶片的问题,出过任何事故。”

  这项研发工作,不仅为我国铸造高温合金在航空发动机涡轮叶片的应用上开辟了先河,以后的柱晶叶片和单晶叶片也都由此开始,空心冷却性能也从100摄氏度发展到今天的400~500摄氏度。正是因为长期对国家科技发展的关心和思考,才让师昌绪成为一位高瞻远瞩的战略科学家,不断推动着我国材料科学乃至整个科学事业的发展。

  1984年,师昌绪调到中科院技术科学部工作。他敏锐地感觉到来自世界新技术革命的挑战,组织学部委员们对我国钢铁、能源、通信、计算机、集成电路的发展以及科技人员的培养等重大问题进行咨询,并提出科技和经济不能“两张皮”。早在1982年,他与3位科学家一起提出成立中国工程院的建议。最终,在1994年中国工程院正式成立了。师昌绪当选为首批院士和首届副院长。

  师昌绪根据我国基金制的发展提出了很多建议。他主持编写了《学科发展战略研究》,为我国基础研究的资助指明了方向。1997年,我国启动重大基础研究规划的立项工作,开始只有农业、能源、信息、资源环境与生命科学5个领域。在师昌绪等科学家的积极建议下,材料被列为重点支持领域之一,推动我国材料科学研究步入了快车道。

  师昌绪院士说自己是个“闲不住的老人”。在一般人的印象里,90多岁的老人早该在家里颐养天年。可是要见师昌绪老先生,却得到国家自然科学基金委员会的办公楼里,因为这是他工作的地方。

  师昌绪院士有一本“效率手册”,上面记录着他每天的工作安排。例如,2009年,在北京接待来访202批次,在京开会56次,出京开会13次,包括沈阳、天津、成都、威海、上海、深圳、广州等,还做了3次特邀报告;2010年,出差10次,南到广州,北至满洲里,在京主持大小会议几十个,其余时间几乎每天都到办公室工作。

  当被问到为什么耄耋之年仍然这么忙碌的时候,师昌绪回答说:“因为我平生,最好管‘闲事’。”

  对于这一点,与他共事20多年的国家自然基金委原工程与材料学部常务副主任李克健深有感触。

  2000年的一天,师昌绪突然找到李克健,询问有关碳纤维的事情。碳纤维是航空、航天的关键材料,其他国家既不出口、也不转让技术。李克健回忆时说道:“当时国内没人管这件事,师老先生也不是这方面的专家,但他意识到了这一问题的重要性,二话不说把这当成了自己的事。”

  后来,师昌绪主持召开了关于碳纤维发展的研讨会,并亲自向上级建议把这项研究列为我国高技术研发专项。10多年来他一直跟踪我国碳纤维的研发、生产与应用,强调要“自主创新”、“降低成本”。在李克健眼中,师昌绪院士很有眼光,管的都是国家最需要的事。什么事情重要,关键环节在哪里,他都能敏锐地看到,并且敢说敢做。

  师昌绪总是勇于挑担子。20世纪80年代,他把国内27个和材料相关的学会团结在一起,成立了中国材料联合会。多年的老朋友李恒德院士曾感叹,这件事亏得有他,很难想到还有别人能办成。这得需要多大号召力、勇气和细致繁琐的工作啊。

  在整个材料科学领域,师昌绪院士都可谓德高望重,但他特别“低调”。说起获得国家最高科技奖,他连连摆手说:“这个奖不是给我一个人的,是给整个材料科学界的。作为一个中国人,就要对中国作出贡献,这是人生的第一要义。”

  师昌绪院士曾评价自己智慧平平,绝非一个聪明人。总结自己近一个世纪的人生,他认为,人一定要有所作为,智慧、体魄是基础,勤奋、进取是动力,素质、品德是保证,环境、机遇是条件。在很多人眼里,身为科学家的师昌绪身上总有一种很强的亲和力。国家自然基金委原秘书长袁海波说:“他走到哪里都有一种吸引力,能把大家凝聚在一起。他非常尊重别人,哪怕只是一个工人或者实验员。”

  在师昌绪院士与老伴儿郭蕴宜合写的长诗《寻梦》中,有这样两句:迟暮夕阳余热暖,情真意切育英才。几十年来,师昌绪院士不遗余力培养人才,带出了一支能打硬仗的技术攻坚队伍。他的学生中大多已经成为我国材料科技事业的中坚力量。为了让年轻人在国际上早露头角,许多国际会议邀请他做主题报告,他都把机会让给了年轻人。

  属于乐天派的师昌绪院士认为,只要对国家科学技术发展有利,就会努力付出。自己最大的愿望就是,看到国家加快推进体制改革。现在学术界比较急躁,这样不利于培养创新人才。而对于自己则是,得过且过,得活且活,但是活一天就要为国家做一天事。

  作为我国高温合金的奠基人,师昌绪把毕生精力都献给了祖国的科技事业。2014年11月10日,师昌绪院士与世长辞。他用生命谱写了精彩的人生,更为科技工作者树立了光辉的榜样。


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