八百里秦川绽奇葩_八百里秦川

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八百里秦川绽奇葩

—记著名材料学家、中国工程院院士张立同教授

李彩香

2005年3月27日,北京人民大会堂洋溢着热烈而庄严的气氛：2004年国家科技奖励大会在这里隆重举行。在这次大会上,令人瞩目的是我国连续6年空缺的国家技术发明一等奖终于诞生了。共有两项成果获此殊荣,其中一项是由我国西北地区高校惟一的女院士、位于古城西安的西北工业大学张立同教授率领的科技创新团队在“ 耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术研究”领域的成果获得。为张立同院士颁奖的是国务院总理温家宝。当温家宝总理紧握张立同院士的手向她表示祝贺时,这位坚强的女院士眼睛湿润了。在这荣誉的背后,是张立同院士几十年来以赤诚的爱国之心和强烈的报国之志、以一个科学家勇于探索的奉献精神在八百里秦川这块热土中所走过的艰难历程和付出的无数心血。

执着铸辉煌

张立同1938年出生于四川重庆,她的童年是在抗日战争的战火中度过的,那段在川、黔、桂逃难的经历在她幼小的心灵中刻下深深的烙印。她父亲是个忧国忧民的律师,从小受父亲“没有国哪有家”的熏陶,“国家”在她心中深深地扎下了根。抗战胜利后,父亲带着一家人几经辗转回到北京。中学时代,她勤奋好学,刻苦用功,被评为北京市第一批“ 三好学生”。1956年,她以第一志愿考入北京航空学院热力加工系,1956年9月,随国家院系调整,她来到西北工业大学热加工系铸造专业学习。结束了5年紧张的大学生活,她没有回北京,选择了西北工业大学。从此,张立同在西北这块沃土上开始了她几十年的奋斗征程。

20世纪70年代初,发达国家已将一些重要的涡轮叶片生产由锻造改为无余量熔模精密铸造,叶片的工作面无需加工就可达到所要求的尺寸精度和表面光洁度。当时,我国的熔模铸造技术还十分落后,即使增加抛光余量的叶片,变形报废率仍高达30%～50%。当时,一片高温合金叶片的价格相当于张立同4个月的工资,这对于我们积弱积贫的国家来说是多么大的浪费呀！对祖国的挚爱,对科学的追求,以及强烈的忧患意识使张立同在那样一个批判“ 唯生产力论”逆风劲刮的年代,勇敢承担了“高温合金无余量熔模精密铸造叶片新工艺研究”课题。

抗战时四处逃亡的经历,磨砺出了她一股百折不挠的勇气和敢为天下先的锐气。当时不少人都涉及过叶片变形问题的研究却没有得出结果, “叶片变形无规律可循”似乎成了“真理”。她不信邪,“明知山有虎,偏向虎山行”。经费有限,仪器奇缺,资料空白怎么办？她决心首先获得叶片变形的第一手资料。为此,她与工厂技术人员、工人一起跟班生产,亲自测量了上千个叶片在十余道工序中的尺寸变化规律,测定了叶片在浇铸过程中的温度场变化；同时,她和同事一起,自己动手研制了成套“熔模铸造用陶瓷型壳高温性能”的测试仪器,获得了陶瓷型壳高温性能变化的大量数据。经过半年不分昼夜的工作,从获得的数万个数据的分析中,她发现了刚玉陶瓷型壳的高温软化变形机理和叶片的铸造热应力变化的特点,终于寻找到叶片变形规律,首次从理论上全面揭示了航空发动机涡轮叶片在熔模铸造过程中的变形规律和本质,为无余量精铸工艺研究提供了重要的理论依据。这一研究成果引起同行的极大关注, 获得了高度评价,著名材料学家周尧和院士兴奋地对张立同说“顺着这个思路走下去,一定能解决叶片变形问题。”这时的张立同并没有笑容, 她深知这只是迈进了门槛,以后的路程更艰巨。她领导课题组全面铺开了“无余量熔模精密铸造新工艺”的研究工作。为了搞清刚玉陶瓷型壳的变形问题和寻找新材料,她刻苦攻读陶瓷专业的理论知识,四处去调研,在国内率先提出发展“具有优良中温抗蠕变性”的高岭土陶瓷型壳材料替代昂贵的电熔刚玉的思路,先后研制成功上店土、峨边土等新型陶瓷型壳材料,成功地解决了困扰航空熔模铸造生产十几年的刚玉型壳高温变形问题。她还揭示了熔模铸造模料组成、微结构与性能的关系, 研制成功一系列高性能模料,研究发展了保温壳体新工艺和低热应力熔铸工艺等。1976年用上述工艺铸造出我国第一个无余量叶片, 验证了无余量工艺材料的潜力。

机遇总是垂青有准备的人。1976年,我国引进英国斯贝发动机专利, 其中重金购买的“无余量熔模铸造技术秘密”中,陶瓷型壳材料、模料和陶芯等分属三个厂家专利,还需另花大量外汇去买。在大家束手无策、进退两难时,张立同抓住了这个机会,胸有成竹地提出用他们课题组自行研制的上店高岭土材料和模料来替代进口材料,研制无余量叶片的任务,并毅然承担了这项国家急需的攻关项目。这个项目不仅涉及到大量研究工作,还涉及到不少材料的定点生产问题。1976年的天灾人祸使得不少生产部门处于瘫痪状态,研究工作的难度是可想而知的。但是,“国家需要”的号令鼓舞着她去克服困难, 张立同带领课题组即使在“闹地震”的高潮中,仍然坚持留在工厂。她是一个学者,更像一个将军,指挥着她的部队在科学的战场上奋勇驰骋。用“见山开路, 遇水搭桥”来形容,更能描绘出他们的科研历程。为了寻找材料的定点厂, 她跑遍了铜川矿区没有设备仪器自己研制,终于开发出高温强度、透气性、膨胀、抗蠕变、表面润湿仪等十多种材料性能的测试仪,填补了国内空白。她夜以继日地工作,已经没有白天黑夜之分。一天深夜,她独自在实验室工作,由于实在太累了,她一不小心被喷出的高温蜡糊住了双眼,灼热的痛苦以及旷日持久的疲劳几乎使她丧失信心, 委屈和伤心一霎那涌上心头。可是第三天,眼伤还未愈,她又进了实验室。凭着这种拼命精神,张立同带领课题组经过一千多个日日夜夜的奋战,1980年,用铜力上店土型壳材料铸造成功我国第一批高精度、低粗糙度的斯贝低压一级无余量空心导向叶片。英国罗尔斯〃罗伊斯公司的专家持着怀疑的态度将上店土型壳材料、模料和叶片带回英国鉴定。在精确的测试数据面前,英国专家信服了。他的书面鉴定说,我国无余量叶片的“尺寸精度和内部质量与英国罗尔斯〃罗伊斯发动机公司斯贝发动机叶片相当,表面粗糙度还略低于英国叶片”、“上店土是一种非常令人满意、具有非常好抗蠕变性的型壳材料”。从此,张立同他们的无余量铸造工艺研究成果得到国际认可,我国的熔模铸造水平终于进人了国际先进行列,这为发展我国新型发动机复杂内腔叶片及薄壁复杂整体构件的生产奠定了理论和工艺基础。铜川上店土型壳材料,也被正式命名为“ 中华高岭土型壳材料”。这一材料的诞生,为我国进一步发展优质型壳材料开辟了一条新路,满足了国内高精度熔模铸件的要求,生产的铸件远销国外,产生了巨大的经济效益。

科学的春天更激发了她的斗志,她没有停歇,又带领课题组接连突破了“铝合金石膏型熔模铸造”和“高温合金泡沫陶瓷过滤技术”等航空重大课题的技术关键,1985年一举获得国家科技进步一、二、三等奖共三个奖项。

勇攀新高峰

在日夜奋战的日子里,她不曾想过要得到什么,而一旦得到诸多荣誉,她又觉得自己做得太少,一种责任感驱使她向更高的目标迈进。1987年,她根据国际航空航天材料的发展趋势和从事高温陶瓷材料研究的基础,又提出发展航空航天高温结构陶瓷的新方向。1989年4月,张立同作为高级访间学者来到美国NASA空间结构材料商业发展中心的实验室, 她是进人该实验室惟一的中国大陆学者,承担了美国未来大型空间站结构用连续纤维增韧陶瓷基复合材料的探索研究工作。

1991年1月,张立同怀着报效祖国的强烈愿望带着在国外研究的成果回到西北工业大学。近两年的国外研究经历便她更明确了航空航天用结构陶瓷一定是高可靠性的,更坚定了发展“具有类似金属断裂行为的连续纤维增韧高温陶瓷基复合材料”的决心和占领这一高技术领域的信念。她带领学生们共同走过了研究工作中艰苦的历程。为了在我国发展连续纤维增韧高温陶瓷基复合材料,她到处呼吁,四处奔走争取经费, 却没有得到支持,课题组就在经费十分困难的情况下因陋就简自制了一台热压机。

1992年的冬天特别冷,为了调试热压炉,他们在冰冷的实验室度过了春节。功夫不负有心人,课题组很快在热压自增韧氮化硅性能上取得了突破性进展。1993年的全民经商风又给张立同课题组带来了新考验,是放弃航空材料研究去搞开发,还是坚持发展陶瓷基复合材料的方向？她发动大家进行了热烈讨论,“我们不能散伙,既要做教授,还不能做穷教授”,“要发挥群体力量去赚钱,稳定队伍、积累资金,等待机遇发展陶瓷基复合材料”。从此,他们确定了“航空为本、广打基础、重点突破、军民两用” 的发展策略,全组齐口协力,当年就在高温陶瓷材料的应用开发上取得了很好的经济和社会效益。他们还利用挣来的钱,研制了一台纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料制备的小型CVI炉,拉开了“碳化硅陶瓷基复合材料研究”的序幕。

碳化硅陶瓷基复合材料的研究很快有了结果,初步的性能数据令人鼓舞。在“九五”课题计划中,“连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料”终于被列为国防预研课题,但意想不到的困难也接踵而来。当他们把实验型技术与设备向工程型转化时,所遇到的困难几乎使张立同课题组对CVI工艺丧失信心！1995年,国际CVI碳化硅陶瓷基复合材料的技术鼻祖、法国波尔多大学Naslain教授被盛情邀请到西北工业大学,张立同他们希望能得到他的启示。Naslain教授在看过他们研制的设备后,毫无表情地说了一句话“我掌握工程化技术花了20年,你们至少要用10年。”

他们不信邪,师生五六人夜以继日地泡在实验室做试验,然而却做不出一炉性能合格的试样“ 九五” 课题中期检查时,差点被亮了黄牌, 他们真正品到“ 至少10年”的味道。失败更增加了强者的斗志,他们先后做了4代CVI设备,试验了400余炉次,整整用了3年时间,在1998年底终于制备出第一批性能合格的试样,又经不断改进,于1999年全面突破了碳化硅陶瓷基复合材料制造工艺与设备的一系列核心关键技术,材料的性能达到国际先进水平,从此打破了西方国家对我国的技术和设备封锁, 获得了六项国家发明专利,形成了具有独立知识产权的制造工艺及设备体系,建成我国第一个超高温复合材料实验室,使我国一跃成为继法国和美国之后,全面掌握碳化硅陶瓷基复合材料CVI制造技术及其设备的第三个国家。采用该技术制备的多种SiC陶瓷基复合材料构件在不同发动机上均一次试车成功,在航空航天高技术领域和材料界引起轰动。就在1995年张立同教授当选为中国工程院院士之后,她的科研工作也如日中天,国内多家航空航天部门纷纷上门来商谈合作,国际会议也纷纷邀请张立同院士做特邀报告,相关成果通过了由国防科工委主持、有7位院士参加的技术鉴定,总体技术进入国际先进行列。

十年磨一剑,张立同和她的研究群体抵制了学术界的浮躁风,他们深信,科学的道路是一步步走出来的。她在胜利面前没有止步,也没有去赶时髦换方向,而是提出要做强、做大的发展新思路。他们先后又获得国家安全重大基础研究、国家“863 ”和国防基础研究和型号等10余项国家项目的支持,建立了跨学科的合作队伍。为满足国内外对SiC陶瓷基复合材料迅速增长的需求,已逐步形成了基础研究、应用研究和应用开发相融合的发展链条,发展产业、降低成本、建立中国品牌,以解决“ 用得起”的问题。

Naslain教授2001年再次来到西北工业大学,看到大小各异不同规格的SiC陶瓷基复合材料构件非常惊讶。后来他在给张立同院士的一封信中说：我一直在关注你们实验室的发展,我认为你们实验室不仅是一个中国的重点实验室,而且也是一个具有国际先进水平的实验室。是啊, 10位教授、20位博士、100余名研究生, 1000平方米的国际化标准厂房、3000余平方米的实验大楼、一系列自行研制的国内独一无二的复合材料制造设备和多台进口的复合材料测试设备,同法国波尔多大学、德国宇航院、日本京都大学、韩国机械研究院以及多家国外大公司的紧密联系, 使超高温复合材料实验室正在向名副其实的国际化实验室迈进。

悉心育人才

张立同院士在科学道路上凭着自己百折不挠的毅力取得了骄人的成绩,在人才培养工作中,她又以严谨的治学态度为国家培养了一大批高科技人才。在学生心目中,张院士是一位治学严谨、学养深厚、境界高远的良师,她襟怀坦荡,有大家风度,无名人架子。在她的周围,活跃着一批朝气蓬勃的年轻人,大家和她谈理想、谈人生,她对人生的感悟值得每一位学生学习。

材料系专业一般为铸、锻、焊、热处理,乍一听,让人发休,女生尤其对其有恐惧心理。当女生们每每感叹她所取得的成绩时,张院士总是说,科学研究是不拒绝女性的,关键是要有执着的精神和忘我的劳动情, 年轻人应该坚信,没有跨不过的高山,没有做不成的事。她经常对她的女学生们说,不论男人还是女人,一定要活得有价值,价值不在于高低贵贱, 而在于对别人、对社会的贡献。女同学从心理、智力上都不比男同学差, 男同志能办到的事,女同志同样能办到。在她的鼓励和感召下,个别对自己所学专业不满的女同学,对自己的事业有了正确的认识。

在研究生培养工作中,张立同认为,研究生教育肩负着为国家现代化建设培养高素质、高水平、高层次、创新性人才的历史重任。因此, 在研究生培养过程中采用何种模式、何种方法,最终达到什么样的目的是张立同院士经常思考的问题。

张立同常说“没有创新,没有超越。”正是基于这种科学的认识,她总是要求学生进行创造性研究。她坚持两周进行一次课题组学术交流会, 让研究生汇报论文进展,教授做专题介绍,实验人员提实验工作建议, 鼓励学生的创新精神,注意培养课题组浓厚的学术气氛。她严把研究生论文质量关,总是和研究生一起逐字逐句推敲论文,反复修改,要求论文要有新的观点及深人的理论分析。研究生说,张老师指导的论文至少修改三遍才能过关,连文字、标点也不能错。榜样的力量是无穷的,研究生们秉承她的作风,自觉地把“新试验、新数据、新分析、新理论”作为评价论文的标准,要“言人所未言,见人所未见”。严谨的治学思想、辩证的治学观点、创新的治学态度结出了累累硕果她培养的硕士生有70%攻读了博士学位,已毕业的30多名研究生中, 大部分在各自岗位上独领风骚。他的学生成来飞教授现为西北工业大学博士生导师,任超高温复合材料国防重点实验室主任,荣获教育部青年教师奖和国家杰出青年基金；博士生导师徐永东教授现任西北工业大学超高温复合材料国防重点实验室常务副主任,荣获教育部跨世纪人才基金,2005年被评为“陕西省十大杰出青年”；博士后叶枫和已毕业的博士殷小玮获德国洪堡奖学金潘正伟博士在纳米材料研究领域取得了重大突破,研究论文先后在国际权威刊物Nature和Science上发表；在读博士生苏娟华发表的论文已被SCI收录多10篇；还有李镇江博士、黄剑锋博士、熊信柏博士等的论文发表在国际、国内著名杂志上,博士生们还分别在其研究领域里申请了10多项国家发明专利。

在治学的道路上,张立同院士以一位严师著称,在日常的生括中, 她又是一位值得尊敬的慈母,她以女性特有的细心给了每位学生母亲般的关爱。有一次,张立同接电话得知,一名研究生的姐姐因车祸去世,她立即派人买好飞机票,等第二天该研究生考完试后,她将实情告知,这位学生既没有耽误考试又及时赶回了家。每当提起这件事, 这位研究生总是感动地说：“我不仅遇到了一位好老师,更遇到了一位好母亲。”

她的一位新婚不久的女博士生在一次晚上下班回家的路上和丈夫双双出了车祸,当这位博士生被抢救过来得知自己的丈夫已永远地离开自己后,悲痛欲绝,对生活完全失去了信心。张院士就一直从病房到她出院不停地开导、安慰她,终于使这名学生树立起了生活的信心,并圆满完成了学业,获得了博士学位。她的学生们说,像这样的事例太多太多了。

一位美国电子工程教授请张立同剖析一种电子材料的功能故障, 她很快解决了间题,这位教授十分感激,要支付高额酬金,张立伺婉言谢绝“中国人更注重友情。”美国教授为此称赞她“你是一位真正的学者。” 一位中国博士研究生在论文中遇到一个透射电镜制样中的材料难题,在此之前一个法国留学生因没有解决这个难题而被教授“炒了鱿鱼”,这

位中国学生也面临着同样的窘境。张立同教授立即伸出援助之手,指导他很快解决了阿题。“学者两事, 道德文章” ,在张立同身上体现的人格魅力让人折服。

在谈到如何培养年轻人的何题时,她曾经这样说过“规在我已年过60,也许在院士中还算年轻,但是必须承认,已步人人生历程的老年期, 创新思维的鼎盛期已过。我要逐步将核心地位转移到年轻人身上,否则就会挡路了。”大音希声,朴实的话语尽显大家风范人如斯言,在她的精心培养下,课题组已建立起一支由年轻博士组成的高素质学术梯队,在他们之中,有一人获得国家杰出青年科学基金,一人获教育部高校青年教师奖,两人获国务院政府特殊津贴奋两人获教育部跨世纪优秀人才基金资助, 一人获国防科工委委属高等院校优秀教师称号,一人获国防“ 511人才工程”学术技术带头人称号。但她不满足于现状,弹精竭虑的是青年人的成长和学术梯队的建设。她奋斗的目标是要搭建一个平台, 一个提供全方位材料科学研究的大舞台,一个真正产学研相结合的大舞台,一个年轻人可以施展才华的大舞台。

“ 一个女人能走多远”张立同院士以自己突出的业绩做了回答。她登上了许多男同志也难以企及的高峰“八五”“九五”期间,课题组共承担了国防预研、航空型号、国家基金、部委基金、横向协作项目等26项课题。她先后主持国家和部委级重大和重点项目30余项,获国家科技进步一、二、三等奖4项,省部级一、二等奖13项,发明专利6项,发表论文260余篇。先后获“全国三八红旗手”、“部级优秀研究生导师”、“国家级有突出贡献中青年科技专家”等荣誉称号,光荣地当选为全国人大第九届代表和陕西省第九届人大常委会委员。在常人眼中,这够风光的, 但对待名利荣誉,张立同却淡泊视之。多年来,无论是报奖还是定职,张立同从来不争,甚至申请中国工程院院士,也是领导反复动员后才填的表,在她的心目中,唯有事业最风光。

创造不息,攀登不止。如今,已过花甲之年的张立同院士仍在她生命的金秋为崇高的事业不断地求索奉献,她将用自己的执著和赤诚在我国的国防事业发展史上写下精彩的一笔。