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材料科学的一代宗师

编辑人:来源:阅读:9次发布时间:2017-09-06 11:27:13

师昌绪,1920年11月15日—2014年11月10日,河北徐水人,1945年毕业于国立西北工学院(西北工业大学前身)矿冶系。金属学及材料科学家,中国高温合金开拓者之一。中国科学院、中国工程院、第三世界科学院院士。1952年获美国圣母大学冶金博士学位,是新中国成立时美国明令禁止回到“红色中国”的35名中国学者之一。主要从事合金钢、高温合金及材料强度的研究,历任中国科学院金属研究所所长、中科院技术科学部委员、学部主任,国家自然科学基金委员会副主任等职。2010年荣获国家最高科学技术奖。2014年11月10日,师昌绪先生在北京病逝,享年94岁。2015年2月27日,师昌绪被评为感动中国2014年度人物。

 

 
    2011年1月14日上午,北京,人民大会堂。一位精神矍铄的老者款步走上主席台,当时任中共中央总书记、国家主席胡锦涛将国家最高科技奖获奖证书授予这位老人时,全场掌声经久不息。这位老人就是“两院”资深院士、著名材料学家师昌绪。
    师昌绪1941年考入国立西北工学院矿冶系,是我校知名校友。先生不仅是我国材料科学与技术界的领跑者,更是推动我国材料科学发展的杰出管理者和科技战略专家,可谓“中国材料科学的一代宗师”。


    古路坝灯火
    师昌绪1920年11月15日出生于河北省徐水县大营村的一个书香门第家庭。小学毕业后考入保定师范学校(保定二师),该校除了有较高教学水准外,还强调生产劳动教育,这对师昌绪日后形成的艰苦朴素与热爱劳动的品格有很大影响。“9.18”抗日战争爆发后,他随家人流亡河南,进入豫西淅川国立一中,该校学生中多是平津冀等省市的流亡学生,一唱《松花江上》,全堂痛哭。师昌绪是学生中的活跃分子,作为班长和全校军训大队长,积极参加、领导军训和下乡宣传抗日活动。中学毕业后,师昌绪因为学习成绩优异被保送到西北师范学院,半年后,又被保送到西南联大电机系。因那时候穷,凑不齐路费,他最终选择报考了国立西北工学院。当时国人多提倡“实业救国”,受其影响师昌绪选择了矿冶系。
    国立西北工学院是从抗战时期的西北联大独立出来的,而西北联大与西南联大是当时在南北两地同时组建的两个大学共同体,分别集中了中国北方大学的精华,荟萃了大学之精英,一南一北,比肩齐名。国立西北工学院是由北洋工学院、北平大学工学院、东北大学工学院以及私立焦作工学院组建而成,是当时工科专业最为齐全、办学水平最高的知名高校之一。
    国立西北工学院几经辗转,院址设在了汉中的古路坝。当时办学条件十分艰苦,但师生们胸怀图强之大志,认真教书,刻苦为学。从1940年10月起,由于西工系和班次增加,学生人数增多,就在离此不远的“七星寺”设立了一年级分院。师昌绪当时与八十年代曾任清华大学校长的高景德院士同住一间宿舍,竟然几个星期不见一面,原因是师昌绪每天吃了晚饭就去教室看书学习,一直到夜里两三点才回宿舍;这时高景德又出去学习了。由于条件所限,那时学生分两批,一批学到半夜两三点钟,另一批是从两三点钟到凌晨。山区没有电灯,都是蜡烛和煤油灯,由于“开夜车”的学生都衔接起来了,教室灯火彻夜不灭,夜里从远处看,点点灯火错落有致,所以有了“坝上长夜、七星灯火”的独特景观。可见师昌绪和学生们都有着近似古代“头悬梁、锥刺股”的用功劲头。由于师昌绪学习成绩优异,成为全校5名“林森奖学金”获得者之一。
    归来的星光
    “别说我是归根的落叶,那样我会心里难过;祖国啊我是归来的星光,悄悄地融进你的夜色……”歌曲《归来的星光》恰如其分地刻画出了留学回国人员的心情。
    1948年8月,师昌绪赴美留学,进入密苏里大学矿冶学院学习,获硕士学位,并获“麦格劳·希尔”奖。1950年进入欧特丹大学并获博士学位。攻博期间,师昌绪收到了国内北洋大学聘书。


    1951年9月,朝鲜战争爆发,美国司法部禁止学习理工医学科的中国留学生离美回国,师昌绪就是美国明令禁止回到“红色中国”的35名中国学者之一。在此情况下,师昌绪不得不在麻省理工学院(MIT)谋了助理研究员岗位,在著名金属学家M·科恩教授指导下从事研究工作。在MIT的3年时间,师昌绪一半时间做研究,一半时间进行回国斗争。他与张兴钤、李恒德等人组织有志回国的留学生,联名写信给周恩来总理,表达要求回国的强烈愿望。他们买了滚筒油印机,秘密印制写给美国当局和联合国的2000多封信,从波士顿坐火车到纽约去散发。师昌绪等人写给周总理的信成为中国政府在1954年5月日内瓦会议上抗议美国无理阻挠中国留学生回国的依据。后经中美大使级华沙会议,终于为中国留美学生回国打开了大门。1955年春,美国公布76位中国留学生回国名单,师昌绪名列其中。
    回国之前,导师科恩问师昌绪:“为什么回国?是不是嫌工资少还是地位低?”师回答说:“我是中国人,在美国像我这样的人很多,在中国像我这样的人却很少、很需要”。
    同年6月,师昌绪乘坐克利夫兰总统号轮离开旧金山,踏上了归国旅途。
    金属材料界的翘楚
    师昌绪回国后被分配到中国科学院沈阳金属研究所,致力于材料科学研究与工程应用工作。当时正值第一个五年计划的建设高潮,金属所在李薰所长领导下,以大部分力量投入直接为国民经济服务工作,师昌绪被指定为金属所在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,他毫不犹豫地挑起这副担子,领导全组完成了多项重要课题,显示出他渊博知识与处理大生产问题的能力。1957年,金属所的研究工作重点转向军工尖端材料的研究。他被任命为高温合金研究组的负责人,兼任合金钢研究室主任。从此,他开始从事高温合金及合金钢的研究与开发工作。他在科研活动方面的特点是:既重视新合金成分设计,又努力发展新工艺;既努力发展新合金品种,又重视应用基础研究;既从事科研课题的实验研究,又十分重视新合金推广应用。
    从1957年起,师昌绪带领金属所小分队常驻抚顺钢厂,参加由冶金部主持的航空发动机关键材料——高温合金联合攻关活动,解决了中国最早试制开发的一种高温合金的质量问题,继而对其它高温合金展开了试制工作。他利用金属所进口的真空感应炉,在国内率先进行铸造高温合金的研究,并研制出一种不含钴而其性能达到国际水平的镍基铸造涡轮叶片高温合金。
    镍、铬是高温合金及合金钢常用的金属元素,当时中国稀缺,国外对中国实行禁运政策,使得中国在发展高温合金及高合金钢等关键材料方面十分艰难。针对这种情况,师昌绪提出了“以铁基代镍基高温合金及发展不含或少含镍铬合金钢”的倡议。他利用中国拥有丰富资源的稀土元素,开展了“稀土在镍基高温合金中的作用”的研究,并与抚顺钢厂合作率先开发了一种铁基高温合金,代替了用量很大的镍基合金,作为航空发动机关键部件——涡轮盘,投入了批量生产,装备了数以千计的发动机。他还在发展中国铁基高温合金的冶炼、压力加工、拉削与切削等工艺上作出了重要贡献。
    1964年,我国新型战斗机设计出来了,而飞机发动机急需高性能的高温合金叶片。1961年,美国攻克了铸造空心涡轮叶片技术并投入使用,然而其技术是严格保密的。此时航空材料研究所主管材料与工艺的副总工程师荣科大胆地提出了“采用空心涡轮叶片以提高涡轮工作温度”的方案。金属所组织了上百名科技人员,由师昌绪、胡壮麒“挂帅”,他们采纳了荣科提出的“设计——材料——制造一体化”的建议,与航空发动机设计和制造厂家合力攻关。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,要均匀地排列精细不等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。经过反复研究,决定采用石英管做型芯材料并取得了突破性进展。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。仅用1年多时间,中国第一代铸造多孔空心叶片在金属所实验室诞生了。经过“吹风”试验与发动机厂试车,证实了空心叶片比实心叶片的表面温度降低了100℃以上,满足了设计要求。
    之后,国家把空心叶片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。当时贵州基地生活清苦,师昌绪全然不计较,日夜工作在车间里,分析技术难点、制订操作规程与建立检验标准。由于他的表率作用和科学态度,经过几个月的努力,空心叶片生产终于突破了技术关,其成品率甚至超过已投产数年的实心叶片。1965年空心叶片研制成功,使中国成为继美国之后在世界上第二个采用铸造空心涡轮叶片的国家,直到90年代,中国主要歼击机发动机仍采用该工艺制作涡轮叶片,而且向国外大量出口。80年代初,英国著名航空发动机制造厂家罗·罗公司总设计师胡克教授参观中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”。1985年,该项成果获国家科技进步一等奖。
    除此之外,师昌绪在新型高合金钢方面也进行了大量研究开发工作。比如研制出一种不含镍的铬锰氮不锈钢,在尿素工业设备上表现出优异的抗蚀性;研制成功完全不含镍铬的铁锰铝系奥氏体钢,可用作低温钢、耐热钢和无磁钢。
    师昌绪十分重视研究材料在使用中发生的问题。他研究的高温合金包套挤压工艺,为中国变形高温合金的加工工艺研究探索了道路。他研究的喷丸再结晶处理,使航空发动机厂数千片叶片免于因晶粒度不均匀而报废。在他指导下,金属所建立了低周疲劳、周期持久、振动载荷持久、有平均应力的疲劳等项测试技术,为高温合金在接近使用条件下的力学性能的测试开辟了新领域。
    杰出的管理者和战略家
    上个世纪八十年代之后,师昌绪把更大的精力投入科技管理与科技政策研究上,提出了许多很有价值的见解并躬身实践,在更高层次和更大范围里推动了我国科技事业的发展。
    师昌绪为金属所确立了材料科学与工程的研究方向以及基础研究与应用研究并重的方针,大力更新设备,对金属所发展成为一个学科比较齐全、人才比较集中、技术装备配套、具有较高学术水平的材料科学与工程的基地起了很大作用。
    早在60年代初期,他就是国家科委冶金专业组、冶金材料专业组及材料学学科组的成员。多次参与或主持了国家技术科学规划、材料科学规划及新材料规划的制定工作。
    在北京工作期间,作为专家组长,多次主持了国家重点实验室、国家工程研究中心重大科学工程的选拔立项和评估工作,是863计划新材料领域的特邀评估专家。任国家发明奖及自然科学奖的评委,任国家自然科学奖评委会副主任。
    师昌绪敏锐捕捉国际先进材料的发展。2000年春,年近80的师昌绪找到国家自然科学基金委工程与材料科学部负责人,要求和他一起抓航空航天碳纤维研发。质量轻、强度高的碳纤维是航天航空基础原材料,我国从1975年就开始攻关,大会战搞了不少,就是拿不出合格稳定的产品,许多人避之唯恐不及。
    “我们的国防太需要碳纤维了,不能总是靠进口”“如果碳纤维搞不上去,拖了国防的后腿,我死不瞑目” 师昌绪说。
    之后,师昌绪召集了由原来国防科工委、科技部、总装备部、基金委等相关单位58人参加的座谈会,探讨怎样把碳纤维搞上去。会议纪要里,专门写了这样一句:请师昌绪院士作为技术顾问和监督。师昌绪还上书中央,陈述利害,很快,科技部在“863”计划中专门增设了1亿元的专项。现在,我国航天航空所需碳纤维已能立足国内,结束了依赖进口的历史。
    生物材料是21世纪研究与开发的热点,中国因涉及几个学会不能联合而无法加入国际组织。1997年,师昌绪经过努力将几个学会联合成立了中国生物材料委员会,被推选为理事长,并于1998年加入国际组织,同时成功争取到2012年在中国召开第九届世界生物材料大会。他不是生物材料专家,但他热心促进中国生物材料的发展,完全出于对中国材料科学与技术进步的责任心。
    为了推进材料学术进展,师昌绪创办了《能源材料》、《中国金属科学与技术》(英文版)、《中国科学基金》、《自然科学进展》(中英文版)等刊物并任主编。他还是《金属学报》(中、英文版)的主编和中国大百科全书《矿冶卷》编委会副主任。他主编了《中国材料大辞典》及中国大百科全书《材料科学技术卷》。他创建了包括27个有关学会的“中国材料联合会”,并任第一任主席;他是“中国材料研究学会”(C-MRS)的创始人之一。
    师昌绪以他的远见卓识和精深的学术造诣,在国际材料科学界有着较高的知名度。在上个世纪50年代和80年代,他是美国金属学会和材料研究学会会员。1987年日本东京大学成立100周年,举行“材料与社会”讨论会,共邀请10余名国际知名学者,他是被邀的唯一中国学者,并在大会上作了学术报告;1988年在日本东京召开的“新材料国际会议”,同年在美国芝加哥召开的“世界材料大会”以及1991年在法国由欧洲材料研究学会(E-MRS)主办的“国际材料联合会第一届先进材料会议”等,师昌绪均被邀为国际顾问委员会的成员。90年代,师昌绪多次在高级别的材料国际学术会议上担任大会主席。
    用大爱感召后人
    师昌绪的同事、朋友、学生、助理……只要是他身边的人无不为他的人格魅力所折服。同行有技术难题,他二话不说尽其所能帮助解决;手下的研究员工作有失误,他会认真耐心地给出指正意见,确保他们不再犯同样的错误。时间一长,大家都愿意跟他交流,有什么问题也会第一时间向他汇报。师昌绪在金属所工作期间,所里的研究员、学生、工人,他都能叫出名字,就连看门的老师傅也与他称兄道弟,夏天闲暇时,和他一起坐在路边下棋。
    “文化大革命”开始后,师昌绪被诬蔑为“美蒋特务”,受到非人的折磨,在同行中受冲击最大。70年代初期,师昌绪恢复自由不久,就来到生活条件十分艰苦的大西南,推广他的发动机气冷涡轮叶片项目。他深入一线,与工人同吃同住好几个月,终于使空心叶片的生产质量与成品率达到最高水平。“文革”结束后,师昌绪重新回到领导岗位,但他却对之前的苦难遭遇只字不提,对那些整过他的人照样以礼相待,特别是在晋升职称等问题上一视同仁。
    几十年来,他带出了一支能打硬仗的攻坚队伍,其中已晋升高级职称的上百人,有的已担任所长、室主任等职务。他是两个学科的博士生导师,已与合作者共同培养了硕士、博士毕业生近百人。
    2010年6月,中国科学院金属研究所的30名研究生因为表现出色,获得了该所的“师昌绪奖学金”。这项以师昌绪名字命名的奖学金,是他捐出2004年荣获“光华工程科技奖成就奖”所得的50万元奖金设立的。2011年,师昌绪又将国家最高科学技术奖所获得的500万元奖金全部用于金属所的科研和设立的奖学金。
    师昌绪对母校怀有深厚的感情,随着大半个世纪时光流逝,岁月的积淀使得深厚的感情升华为浓浓的母校情结。耄耋之年的师昌绪不顾高龄,两次返回母校参加西工大65周年和70周年校庆。校庆期间他为西北工学院旧址纪念碑书写了碑名,并亲赴陕西汉中古路坝参加了“西北工学院旧址纪念碑”落成仪式。2011年5月31日,91岁高龄的师昌绪再次回到母校,受到全校师生员工的热烈欢迎。在材料学院红楼的见面会上,师老应邀为学院题词:“发扬公诚勇毅精神,团结合作,求美创新,为祖国繁荣昌盛作出更大贡献”。来到风景如画的长安新校区,师老欣喜异常,赞美有嘉:“从古路坝到长安校区,真是今非昔比呀!你们一定要充分利用当前的资源优势,早日实现全面建成国际知名高水平研究型大学的目标!”在体育馆师昌绪向在坐的大学生们作了“科技人生”的报告,自称是从“地狱”走出来的科学家,他由衷地说:“是母校‘公诚勇毅’校训和‘三实’作风熏陶了我,让我学会了如何做人,那就是海纳百川,贵在诚信;让我学会了如何做事,那就是认真负责,贵在坚持;让我学会了如何做学问,那就是实事求是,贵在探索”。
    报效祖国、献身国防,师昌绪等老一辈知识分子身上体现的使命、责任与担当,正在化作今天西工大人奋力前行的不竭动力。
 

(徐澄编写)

 


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