近兩年,以美國(guó)為首的西方國(guó)家對(duì)中國(guó)高科技領(lǐng)域公司和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行了無(wú)情打壓和圍剿,并有愈演愈烈的趨勢(shì),其險(xiǎn)惡用心昭然若揭。其實(shí),新中國(guó)成立以來(lái),西方國(guó)家一直對(duì)我國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖,特別是上世紀(jì)90年代以來(lái),西方對(duì)我國(guó)的技術(shù)封鎖一直沒(méi)有停歇,但是中國(guó)人并沒(méi)有退縮。中國(guó)人有一股子擰勁,就是你越是對(duì)中國(guó)封鎖和打壓,中國(guó)人就越是憋著勁要超越你?;仡櫺轮袊?guó)成立以來(lái),我們?cè)谖鞣絿?guó)家技術(shù)封鎖下,自主研發(fā)的一項(xiàng)項(xiàng)高端科研成果便可知曉。本期雜志帶您回顧中國(guó)著名材料科學(xué)家?guī)煵w,領(lǐng)略老一輩科學(xué)家在科學(xué)領(lǐng)域艱苦奮斗和越挫越勇的精神。
師昌緒,國(guó)外同行稱為“中國(guó)高溫合金之父”,因?yàn)樗?,這一涉及航空航天軍事領(lǐng)域的核心材料在我國(guó)從無(wú)到有,并擺脫國(guó)外掣肘;也是他,一輩子和各種各樣的材料打交道,在高溫合金、合金鋼等領(lǐng)域?yàn)橹袊?guó)創(chuàng)造了多項(xiàng)第一。
1918年11月15日,師昌緒出生在河北保定。他的父親是清末秀才,以教書(shū)為業(yè),母親出身于官宦之家。師昌緒從小老實(shí)善良,“因?yàn)橛皱邋?,又?tīng)話,又沒(méi)脾氣”,師昌緒成為叔伯兄弟十二人中最“沒(méi)出息”的一個(gè)。但是師昌緒在學(xué)習(xí)上肯下功夫,因此功課特別好。1934年,他以優(yōu)異的成績(jī)考進(jìn)了當(dāng)時(shí)著名的保定師范學(xué)校,準(zhǔn)備畢業(yè)后當(dāng)老師。然而,平靜的日子沒(méi)過(guò)多久,1937年,抗日戰(zhàn)爭(zhēng)全面爆發(fā),這也改變了師昌緒的人生軌跡。
日本侵華的慘痛經(jīng)歷,讓他倍感屈辱,他回憶說(shuō),要想中國(guó)不被欺負(fù),就得強(qiáng)盛起來(lái),怎么強(qiáng)盛啊,所以只能是開(kāi)礦、煉鋼、修鐵路。因此他選擇讀高中,畢業(yè)時(shí)懷著實(shí)業(yè)救國(guó)的理想,就近報(bào)考了陜西的國(guó)立西北工業(yè)學(xué)院礦冶系。
在上學(xué)期間,師昌緒被稱作“書(shū)蟲(chóng)”,既不打球,也不玩牌,從不午休,也很少有周末。他每天學(xué)習(xí)到深夜,凌晨?jī)扇c(diǎn)又起床學(xué)習(xí)。1946年,師昌緒考取自費(fèi)留學(xué)的資格,去美國(guó)密蘇里礦冶學(xué)院開(kāi)始了留學(xué)生活。不到一年時(shí)間,他就以全A的成績(jī)獲碩士學(xué)位,接著又申請(qǐng)到歐特丹大學(xué)的獎(jiǎng)學(xué)金繼續(xù)攻讀博士學(xué)位。期間,他在研究中發(fā)現(xiàn)的兩種化合物,如今成為重要的光電子半導(dǎo)體材料。
師昌緒本打算讀完博士立即回國(guó)效力。然而,1951年,師昌緒和錢學(xué)森等35人成為美國(guó)明令禁止回到“紅色中國(guó)”的學(xué)者。
師昌緒只好先在美國(guó)就業(yè)。麻省理工學(xué)院向他拋出橄欖枝,他加入了著名科學(xué)家科恩的團(tuán)隊(duì)。1953年夏,師昌緒把中國(guó)留學(xué)生聚在一起商量爭(zhēng)取回國(guó)的對(duì)策,并向周恩來(lái)總理寫了求助信。1954年5月,在日內(nèi)瓦國(guó)際會(huì)議上,這封信成為中國(guó)抗議美國(guó)政府無(wú)理扣壓中國(guó)留學(xué)生回國(guó)的重要依據(jù)。緊接著,師昌緒等中國(guó)留學(xué)生又集體寫了一封致美國(guó)總統(tǒng)的公開(kāi)信,自費(fèi)印刷了2000份,再由他和另兩位留學(xué)生秘密分發(fā)。后來(lái)他才知道,他的大幅照片竟被《波士頓環(huán)球報(bào)》印在了頭版頭條,一時(shí)成為“名人”。
科恩從報(bào)紙上得知師昌緒想回國(guó),便詢問(wèn)緣由。師昌緒回答:“我是中國(guó)人,應(yīng)該回去幫助建設(shè)中國(guó)。像我這樣的人在美國(guó)比比皆是,但現(xiàn)在中國(guó)很落后,需要我這樣的人?!笨贫髀?tīng)后非常感動(dòng),還做了一些有助于他回國(guó)的事。在抗?fàn)幜巳旰?,師昌緒終于坐上了回國(guó)的客輪。
1955年6月,剛從美國(guó)回來(lái)的師昌緒來(lái)到位于沈陽(yáng)的中科院金屬研究所。到金屬所后,他被指定為鞍鋼工作組的負(fù)責(zé)人,由物理冶金理論研究,轉(zhuǎn)向煉鋼、軋鋼工藝開(kāi)發(fā)。
從1957年起師昌緒一方面帶領(lǐng)金屬所小分隊(duì)常駐撫順?shù)搹S,參加由冶金部主持的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵材料——高溫合金聯(lián)合攻關(guān)活動(dòng),同鋼鐵研究院、航空材料所有關(guān)人員一道,解決了中國(guó)最早試制開(kāi)發(fā)的高溫合金的質(zhì)量問(wèn)題,接著又對(duì)其他高溫合金展開(kāi)試制工作。另一方面,在所內(nèi)進(jìn)行一系列研究與開(kāi)發(fā)工作,利用金屬所1957年進(jìn)口的真空感應(yīng)爐,在中國(guó)率先進(jìn)行鑄造高溫合金的研究。1958年,他與姚漢武開(kāi)發(fā)的不含鎳的奧氏體耐蝕鋼,用在尿素工業(yè)設(shè)備上,具有優(yōu)異的抗腐蝕性,經(jīng)中小型尿素廠推廣后獲得好評(píng)。為了研究這種鋼在尿素生產(chǎn)過(guò)程中,在缺氧條件下仍然具有優(yōu)異耐蝕性機(jī)理,他們?cè)O(shè)計(jì)制造了一套在線測(cè)試電化學(xué)的精密裝置,安裝在南京化肥廠,并探明了耐腐蝕的原因。師昌緒多次在現(xiàn)場(chǎng)解決冶煉、熱加工等問(wèn)題,為鉻錳氮鋼的研制和生產(chǎn)打下了良好基礎(chǔ)。師昌緒與李有柯等還開(kāi)發(fā)了鉻錳氮系耐熱鋼和無(wú)磁鉻錳氮系高強(qiáng)度不銹鋼,前者用于工業(yè)爐,后者用作潛艇桅桿。
此外,在他的主持下,1959年又研制出一種不含鈷而其性能達(dá)到國(guó)際水平的鎳基鑄造渦輪葉片高溫合金。鎳、鉻是高溫合金及合金鋼常用的金屬元素,當(dāng)時(shí)中國(guó)稀缺,國(guó)外對(duì)中國(guó)進(jìn)口實(shí)行禁運(yùn)政策,使得中國(guó)在發(fā)展高溫合金及合金鋼等關(guān)鍵材料方面十分艱難。針對(duì)這種情況,師昌緒提出了“以鐵基代鎳基高溫合金及發(fā)展不含或少含鎳鉻的合金鋼”的倡議。他利用中國(guó)豐富的稀土資源,開(kāi)展了“稀土在鎳基高溫合金中的作用”的研究,并與撫順?shù)搹S合作率先開(kāi)發(fā)了一種鐵基高溫合金,這種合金的屈服強(qiáng)度高,并可在700℃高溫下長(zhǎng)期工作,處于當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)水平,代替了用量很大的鎳基合金,作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件——渦輪盤投入批量生產(chǎn),裝備了數(shù)以千計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī),在發(fā)展中國(guó)鐵基高溫合金的冶煉、壓力加工、拉削與切削等工藝上作出了重要貢獻(xiàn)。
師昌緒似乎有使不完的勁兒,吃飯時(shí)看書(shū)記筆記,睡覺(jué)時(shí)身邊也放著圖紙和筆,他的專業(yè)技能和服務(wù)精神受到大家的尊敬,被人們親切地稱為能夠妙手回春的“材料醫(yī)生”。
20世紀(jì)60年代初發(fā)生了一起飛機(jī)墜機(jī)事故,分析原因認(rèn)為是軸承中混有空心滾珠造成的,從而導(dǎo)致數(shù)百架飛機(jī)不敢起飛,成為當(dāng)時(shí)的“無(wú)頭案”。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查和測(cè)算,師昌緒指出滾珠是受到高速擠壓局部融化而失效的,而引起上述現(xiàn)象是由冷卻油不潔凈所致。為此,只要加強(qiáng)油的過(guò)濾就可把問(wèn)題解決。廠方接受了他的處理方案,使得大批飛機(jī)得以重上藍(lán)天。還有一次,航空發(fā)電機(jī)廠因故要報(bào)廢數(shù)以千計(jì)的渦輪盤,工廠請(qǐng)求金屬所協(xié)助處理,當(dāng)時(shí)師昌緒剛回到工作單位,而他毫不猶豫地接受了這項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)高的任務(wù)。他與同事經(jīng)過(guò)計(jì)算與分析,將已報(bào)廢的渦輪盤根據(jù)他們制訂的暫行標(biāo)準(zhǔn),逐個(gè)篩選,使多數(shù)渦輪盤又投入使用。哪里有需要,哪里就有師昌緒的身影,“隨叫隨到”,又能解決問(wèn)題,他被人們親切地稱為能夠妙手回春的“材料醫(yī)生”。此外,師昌緒十分重視研究材料在使用中發(fā)生的問(wèn)題。他研究的高溫合金包套擠壓工藝,為中國(guó)變形高溫合金的加工工藝研究探索了道路。他研究的噴丸再結(jié)晶處理,使航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠數(shù)千片葉片免于因晶粒度不均勻而報(bào)廢。在他指導(dǎo)下,金屬所建立了低周疲勞、周期持久、振動(dòng)載荷持久、有平均應(yīng)力的疲勞等項(xiàng)測(cè)試技術(shù),為高溫合金在接近使用條件下的力學(xué)性能的測(cè)試開(kāi)辟了新領(lǐng)域。
更難啃的骨頭在后面。1964年,中國(guó)的新型戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)出來(lái)了,就差發(fā)動(dòng)機(jī)用的耐高溫高壓渦輪葉片。當(dāng)時(shí)這種高溫合金的鑄造空心渦輪葉片全世界只有美國(guó)才有。英國(guó)也在研究該項(xiàng)技術(shù),但一直沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用。時(shí)任航空科學(xué)院的副總工程師榮科提出,中國(guó)要自主研制這種空心渦輪葉片,這在業(yè)內(nèi)引起了很大的爭(zhēng)論,認(rèn)為這幾乎是不可能完成的任務(wù)。于是榮科找到了師昌緒,問(wèn)他能不能牽頭搞空心葉片,他當(dāng)時(shí)任中科院金屬研究所高溫合金研究組負(fù)責(zé)人。
“我也沒(méi)見(jiàn)過(guò)空心葉片,也不知道怎么做?!睅煵w回憶說(shuō),“但我當(dāng)時(shí)就想,美國(guó)人做出來(lái)了,我們?cè)趺醋霾怀鰜?lái)?中國(guó)人不比美國(guó)人笨,只要肯做,就一定能做出來(lái)?!?/p>
第二天,他與時(shí)任金屬所所長(zhǎng)的李薰先生決定接受這個(gè)任務(wù)。榮科聽(tīng)到這一消息自然高興,但同時(shí)也“提醒”師昌緒:我可是立了軍令狀的。師昌緒一笑:咱們就共同承擔(dān)吧。
由師昌緒掛帥,從金屬所的相關(guān)研究室挑選了“一百單八將”,成立了專門的項(xiàng)目組。他們采納了榮科“設(shè)計(jì)—材料—制造一體化”的建議,與發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和制造廠等合力攻關(guān)。僅用了1年的時(shí)間,就攻克了型芯定位、造型、脫芯、合金質(zhì)量控制等一系列的難關(guān),于1965年做出了我國(guó)第一片鑄造鎳基高溫合金空心渦輪葉片,第二年11月正式投產(chǎn)。這使我國(guó)成為繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)成功地采用了精鑄氣冷渦輪葉片的國(guó)家,僅比美國(guó)晚了5年的時(shí)間。迄今為止,這種空心渦輪葉片裝備了我國(guó)很多戰(zhàn)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。
后來(lái),國(guó)家決定把空心葉片的生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)在貴州的一個(gè)工廠,航空部點(diǎn)名師昌緒帶隊(duì)到生產(chǎn)第一線,幫助解決生產(chǎn)中的技術(shù)難題。當(dāng)時(shí)從沈陽(yáng)到貴陽(yáng)要坐48個(gè)小時(shí)的悶罐火車,路上連喝的水都沒(méi)有。工廠的條件極為艱苦,一日三餐吃的都是發(fā)霉的大米和紅薯干,以至于廠里的總工程師過(guò)意不去,利用星期天到集市上買來(lái)白面,給科研人員蒸饃改善生活。師昌緒他們?nèi)找乖谲囬g里鏖戰(zhàn)。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力,他們終于克服了實(shí)際生產(chǎn)中的技術(shù)難關(guān),生產(chǎn)的數(shù)十萬(wàn)個(gè)葉片沒(méi)出過(guò)質(zhì)量問(wèn)題。
師昌緒常說(shuō)自己是個(gè)愛(ài)管閑事的人,但他管的所謂“閑事”,卻都是關(guān)乎于國(guó)家發(fā)展方向的大事。1992年,他和幾位老科學(xué)家一起,上書(shū)黨中央國(guó)務(wù)院,倡導(dǎo)成立中國(guó)工程院。1994年,他主持了我國(guó)大飛機(jī)項(xiàng)目的論證,為先上支線飛機(jī)的決策提供了重要依據(jù)。
那時(shí)存在先研究大客機(jī)還是大運(yùn)輸機(jī)的分歧,師昌緒提出來(lái)先研究大運(yùn)輸機(jī),因?yàn)檫@對(duì)推進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)和國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè),應(yīng)對(duì)搶險(xiǎn)救災(zāi)、人道主義救援等緊急情況,提高空軍戰(zhàn)略投送能力和中國(guó)軍隊(duì)履行使命任務(wù)能力,具有重要意義。
很多人認(rèn)為他只是一個(gè)技術(shù)方面的專家,但他經(jīng)常在做一些戰(zhàn)略方面的判斷。他卻說(shuō)大政策上錯(cuò)了就糟了,一個(gè)科學(xué)家要具備戰(zhàn)略思維和戰(zhàn)略眼光。
師昌緒在很多大事上的建議都體現(xiàn)出他作為一個(gè)戰(zhàn)略科學(xué)家的戰(zhàn)略眼光。在大飛機(jī)項(xiàng)目論證以后,師昌緒又提出研發(fā)大型模鍛壓機(jī),讓飛機(jī)需要的大鍛件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
師昌緒曾問(wèn)設(shè)計(jì)人員,飛機(jī)需要的大鍛件怎么解決,得到的回答是與國(guó)外合作。師昌緒敏銳的察覺(jué)這是個(gè)問(wèn)題,大運(yùn)輸機(jī)涉及國(guó)防,這種東西立足在國(guó)外,將來(lái)肯定會(huì)被“卡脖子”。于是他就組織了一個(gè)專家論證組,對(duì)大型模鍛壓機(jī)的研究做論證,最后論證斷定可以做一個(gè)8萬(wàn)噸的鍛壓機(jī),這在當(dāng)時(shí)是全世界第一,蘇聯(lián)有兩套是7.5萬(wàn)噸。斷定結(jié)果出來(lái)后上報(bào)國(guó)務(wù)院,國(guó)務(wù)院又批給發(fā)改委,發(fā)改委有些負(fù)責(zé)人就覺(jué)得這個(gè)利用率太低,沒(méi)有效益。
師昌緒解釋說(shuō),國(guó)防不能講究經(jīng)濟(jì)效益,中國(guó)將來(lái)要變成一個(gè)制造強(qiáng)國(guó),什么是制造強(qiáng)國(guó),強(qiáng)國(guó)的概念是別人不能做的我能做,大型模鍛壓機(jī)就是如此。
后來(lái)事實(shí)證明師昌緒的戰(zhàn)略思維是對(duì)的,歐洲人在得知我們?cè)谘芯?萬(wàn)噸的大型模鍛壓機(jī)后就想與我國(guó)合作。