黨朝暉　王鳴琦

2005年3月28日，在北京人民大會(huì)堂舉行的國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，67歲的中國(guó)工程院院士、西北工業(yè)大學(xué)教授張立同，由于開(kāi)發(fā)出比鋁要輕、比鋼還硬、比普通陶瓷更耐高溫的復(fù)合陶瓷新材料，獲得了已空缺六年的國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。這一成果的誕生，打破了國(guó)外在此領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，奠定了我國(guó)在當(dāng)代航空航天材料領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

癡心報(bào)國(guó)

1938年，張立同出生于四川重慶，童年那段國(guó)破家亡的逃難經(jīng)歷，在她幼小的心靈中刻下深深的烙印。1956年，她考入北京航空學(xué)院熱力加工系。畢業(yè)后，家在北京的張立同卻選擇了西北工業(yè)大學(xué)，全力投入到艱苦的材料科學(xué)研究領(lǐng)域，一干就是40多個(gè)春秋。

上世紀(jì)70年代初，發(fā)達(dá)國(guó)家已將一些重要的渦輪葉片生產(chǎn)由鍛造改為無(wú)余量熔模精密鑄造，葉片的工作面無(wú)需加工就可達(dá)到所要求的尺寸精度和表面光潔度。而當(dāng)時(shí)我國(guó)的熔模鑄造技術(shù)還十分落后，即使增加拋光余量的葉片，變形報(bào)廢率仍高達(dá)百分之三十至五十。強(qiáng)烈的愛(ài)國(guó)精神和憂患意識(shí)，使張立同勇敢地承擔(dān)了“高溫合金無(wú)余量熔模精密鑄造葉片新工藝研究”攻關(guān)課題。

經(jīng)過(guò)半年不分晝夜的工作，她從獲得的數(shù)萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)分析中，找到了葉片變形規(guī)律，成功地攻克了困擾航空熔模鑄造生產(chǎn)十幾年的剛玉型殼高溫變形問(wèn)題。采用她創(chuàng)造的工藝鑄造技術(shù)，中國(guó)制造出了第一個(gè)無(wú)余量葉片。

1976年，我國(guó)引進(jìn)英國(guó)斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)專利，其中陶瓷型殼材料、模料和陶芯分屬另三個(gè)廠家專利，需再花上百萬(wàn)美元去買。張立同毅然地承擔(dān)起國(guó)家這項(xiàng)急需的攻關(guān)項(xiàng)目。

那時(shí)，地震天災(zāi)和人禍?zhǔn)沟貌簧偕a(chǎn)部門處于癱瘓狀態(tài)。但“國(guó)家需要”的號(hào)令鼓舞著她去克服困難。為了尋找材料的定點(diǎn)廠，她跑遍了銅川礦區(qū)，沒(méi)有設(shè)備儀器，自己研制。一天深夜在實(shí)驗(yàn)室，因?yàn)檫^(guò)度勞累，一不小心被噴出的高溫蠟糊住了雙眼，眼球被燒傷?？墒堑谌欤蹅从?，她又扎進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室。憑著這種拼命精神，張立同帶領(lǐng)課題組經(jīng)過(guò)一千多個(gè)日日夜夜的奮戰(zhàn)，用銅川上店土型殼材料鑄造成功我國(guó)第一批高精度、低粗糙度的低壓一級(jí)無(wú)余量空心導(dǎo)向葉片。外國(guó)公司的專家以懷疑的態(tài)度將上店土型殼材料、模料和葉片帶回國(guó)鑒定。在精確的測(cè)試數(shù)據(jù)面前，專家們信服了。從此，我國(guó)的熔模鑄造水平進(jìn)入了國(guó)際先進(jìn)行列。

嘔心瀝血

根據(jù)國(guó)際航空航天材料的發(fā)展趨勢(shì)和多年從事高溫陶瓷材料研究的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，1987年，張立同憑著一個(gè)優(yōu)秀科學(xué)家特有的敏銳，果斷地提出了發(fā)展航空航天高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的新方向。兩年后，張立同作為高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者來(lái)到美國(guó)NASA空間結(jié)構(gòu)材料商業(yè)發(fā)展中心實(shí)驗(yàn)室，承擔(dān)了美國(guó)未來(lái)大型空間站結(jié)構(gòu)用連續(xù)纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料的探索研究工作。她帶領(lǐng)美國(guó)研究生，用一年半時(shí)間研究出三種低密度、高比強(qiáng)、高比模的陶瓷基復(fù)合材料，并通過(guò)了空間環(huán)境試驗(yàn)。該中心主任沃廉斯教授驚喜地說(shuō)：“張立同教授的才能和工作效率令人吃驚！”

國(guó)外研究經(jīng)歷堅(jiān)定了她發(fā)展“具有類似金屬斷裂行為的連續(xù)纖維增韌高溫陶瓷基復(fù)合材料”的決心和占領(lǐng)這一高技術(shù)領(lǐng)域的信念。1991年，張立同懷著報(bào)效祖國(guó)的強(qiáng)烈愿望帶著國(guó)外的研究成果回到西北工業(yè)大學(xué)。

萬(wàn)事開(kāi)頭難。張立同帶領(lǐng)課題組在經(jīng)費(fèi)十分困難的情況下，因陋就簡(jiǎn)自制了一臺(tái)熱壓機(jī)。1992年冬天，西安的天氣格外寒冷，為了調(diào)試熱壓爐，他們?cè)诒涞膶?shí)驗(yàn)室度過(guò)了春節(jié)。

正當(dāng)張立同和同事們艱苦攻關(guān)的關(guān)鍵時(shí)刻，下海經(jīng)商的風(fēng)氣又給張立同課題組帶來(lái)了新考驗(yàn)。她發(fā)動(dòng)大家進(jìn)行了熱烈討論：“我們要發(fā)揮群體力量去賺錢，積累資金，穩(wěn)定隊(duì)伍，等待機(jī)遇發(fā)展陶瓷基復(fù)合材料”。團(tuán)結(jié)就是力量。他們采取“航空為本、重點(diǎn)突破、軍民兩用”的發(fā)展策略，很快就在高溫陶瓷材料的應(yīng)用開(kāi)發(fā)上取得了很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。利用開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品獲得的20萬(wàn)元，自行研制了一臺(tái)小型設(shè)備，由此拉開(kāi)了“碳化硅陶瓷基復(fù)合材料研究”的序幕。

碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的研究雖有了進(jìn)展，但在把實(shí)驗(yàn)型技術(shù)與設(shè)備向工程型轉(zhuǎn)化時(shí)，遇到了意想不到的困難。幾乎使張立同課題組對(duì)CVI工藝喪失信心！1995年，國(guó)際CVI碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的技術(shù)鼻祖Naslain教授被盛情邀請(qǐng)到西工大，希望能給予點(diǎn)撥和指導(dǎo)。Naslain教授在看過(guò)他們研制的設(shè)備后，毫無(wú)表情地說(shuō)了兩句話：“我掌握CVI工程化技術(shù)花了20年，你們至少要用10年”。

勇攀高峰

張立同課題組的師生夜以繼日地干在實(shí)驗(yàn)室，卻做不出一爐性能合格的試樣。不怕失敗，就怕沒(méi)有恒心，沒(méi)有創(chuàng)新！在三年的時(shí)間里，他們先后做了四代CVI設(shè)備，試驗(yàn)了400余爐次，又是一個(gè)“一千個(gè)日日夜夜”。1998年底，第一批性能合格的試樣終于制出。接著，碳化硅陶瓷基復(fù)合材料制造工藝與設(shè)備的一系列核心關(guān)鍵技術(shù)也被全面突破，材料性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并獲得了六項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的制造工藝及設(shè)備體系，我國(guó)第一個(gè)超高溫復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)室從此誕生。中國(guó)一躍成為繼法國(guó)和美國(guó)之后，第三個(gè)全面掌握碳化硅陶瓷基復(fù)合材料CVI制造技術(shù)及其設(shè)備的國(guó)家。

如今，張立同擬與其他高校相關(guān)科研團(tuán)隊(duì)合作攻關(guān)，全面攻克復(fù)合材料之關(guān)鍵原材料的研發(fā)與制備技術(shù)。

張立同又向新的高度攀登！