【千锤百炼铸辉煌】千锤百炼

执著为祖国      1938年,张立同出生于重庆,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,父亲常说:“没有国哪有家。

”   “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。

她中学就读于北京女一中,曾被评为当时为数不多的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。

1958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,她没有选择回北京,而是留在了西北工业大学。

从此,张立同开始了她几十年的奋斗征程。

上个世纪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%。

而一片高温合金叶片的价格相当于她当时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。

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,勇敢地承担了“高温合金无余量熔模精密铸造叶片工艺研究”课题。

张立同深知,解决叶片变形问题是发展无余熔模铸造工艺的基础。

当时不少人都涉及过叶片变形问题的研究,却没有结果,“叶片变形无规律可循”似乎成了“真理”。

她偏不信邪,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,测定了叶片在浇注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理论依据。

这一研究成果引起同行的极大关注和高度评价,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。

”   张立同认为这只是进了门,以后的路更艰难。

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。

他们在国内率先提出,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,研究发展了保温壳型工艺和低热应力熔铸工艺等。

1976年,他们用上述工艺铸造出我国第一个无余叶片,验证了无余工艺材料的潜力。

机遇总是垂青有准备的人。

1976年,我国引进的一种发动机技术中,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,研制无余叶片,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。

当时,不少生产部门处于瘫痪状态,研究工作的难度可想而知。

为了寻找材料的定点厂,张立同跑遍了铜川矿区。

没有设备仪器,自己研制。

开发的高温强度、透气性、膨胀、抗蠕变、表面湿润仪等十多种材料性能测试仪填补了国内空白。

夜以继日的工作,使她没有白天黑夜之分。

一天深夜,她独自在实验室工作,实在太累了,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,委屈伤心一刹那涌上心头。

可是第三天,眼伤未愈,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,他们终于成功地铸造了我国第一批高精度、低粗糙度的低压一级无余量空心导向叶片

外国公司的专家抱着怀疑的态度将上店土型壳材料、模科和叶片带回国鉴定。

在精确的测试数据面前,外国专家信服了。

从此,课题组无余量铸造工艺研究成果得到国际认可,终于使我国的熔模铸造水平跨入国际先进行列,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。

产品远销国外,产生了巨大的经济效益。

据当时的初步统计,仅就使用“无余量精铸工艺”所减少的铸件废品,以及采用上店土所降低的成本.每年在一个厂就节约数百万元。

张立同又带领课题组接连攻克了“铝合金石膏型熔模铸造”和“高温合金泡沫陶瓷过滤技术”等航空领域重大课题的关键技术。

1985年,一举获得国家科技进步一、二、三等奖三项。

勇攀新高峰      在张立同日夜奋战的日子里,她并不曾想过自己要得到什么。

面对一项项荣誉,她总觉得自己做得太少,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,作为高级访问学者,张立同来到美国国家航空航天局(NASA)空间结构材料商业发展中心的实验室,她是进入该实验室的惟一的大陆学者,承担了美国未来大型空间站结构用连续纤维增韧陶瓷复合材料的探索研究工作。

她带领美国研究生,用一年半时间研究出三种低密度、高比强,高比模的陶瓷复合材料,并通过了空间环境试验。

该中心主任沃廉斯教授惊喜地说:“张立同教授的才能和工作效率令人吃惊!”   1991年1月,张立同回到西北工大。

近两年的国外研究经历使她坚信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复合材料”的决心,以及占领这一高技术领域的信念。

她的两个学生成来飞和徐永东与她同样执著,他们一直等待着她的归来,这种师生情谊和信任更增添了她的信心和力量,以后的艰难路程是他们一起走过来的。

为了在我国发展连续纤维增韧高温陶瓷复合材料张立同到处呼吁,四处奔走争取经费,却没有得到支持。

成来飞和徐永东也更深地体会到这项事业的艰难。

课题组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,西安特别冷,为了调试热压机,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突破性进展。

1993年的全民经商风又给张立同的课题 组带来了新考验,是放弃航空材料研究去搞开发,还是坚持发展陶瓷复合材料的方向?张立同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、等待机遇发展陶瓷复合材料”成为大家的共识,她被感动了。

从此确定了“航空为本、扩大基础、重点突破、军民两用”的发展策略。

全组齐心协力,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。

利用挣来的钱,还研制了一台纤维增韧碳化硅陶瓷复合材料制备的小型CVI炉,拉开了“碳化硅陶瓷复合材料研究”的序幕。

碳化硅陶瓷复合材料研究很快有了结果,初步的性能数据令人鼓舞,也迎来了“九五”的发展机遇。

而意想不到的困难却接踵而来。

当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大,Naslain教授在看过他们研制的设备后,毫无表情地说:“我掌握CVI工程化技术花了20年,你们至少要用10年。

”   张立同带着五六人夜以继日地泡在实验室做试验,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。

他们这才真正品到“至少10年”的味道。

失败更增加了强者的斗志。

他们先后做了四代CVI设备,试验了400余炉次,整整用了3年时间,1998年底,他们终于制备出第一批性能合格的试样。

经不断改进,1999年,全面突破了碳化硅陶瓷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6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复合材料CVt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,很多客户纷纷上门来商谈合作,国际会议也纷纷邀请张立同作特邀报告。

相关成果通过了由国防科工委主持,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住了学术界的浮躁风,他们深信,科学的道路是一步步走出来的。

他们先后获得国家安全重大基础研究、国家“863”和国防基础研究等十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。

2001年,Naslain教授再次来到西北工大,看到大小各异,不同规格的SiC陶瓷复合材料构件,非常惊讶。

近日,他在给张立同的一封信中说: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

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,使张立同的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。

随着科学技术的迅猛发展,“优势互补,学科整合,共同发展”已成大势所趋。

张立同促成了厦门大学化学化工学院材料系与西北工业大学超高温复合材料实验室的强强联姻。

西北工业大学进行陶瓷复合材料及构件研制,厦门大学进行超高温复合材料所需特种先进原材料的研制,东西呼应、各具特色,共同为国防现代化服务。

悉心育人才      “学者两事,道德文章”,在张立同身上体现的人格魅力深孚重望。

在国外时,一位电子工程教授请她剖析一种电子材料的功能故障,她很快解决了。

这位教授十分感激,要付高额酬金,她婉言谢绝。

美国教授称赞她是“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,前一个法国留学生因没有解决这个难题被教授“炒了鱿鱼”,这位中国学生也面临着同样的窘境。

张立同立即伸出援助之手,指导他很快解决了难题。

“桃李不言,下自成蹊”。

总结成功的经验,张立同说,培养学生的“创新性”和“辩证思维”是正确认识事物和解决问题的金钥匙。

秉承她的作风,研究生自觉地把“新试验,新数据、新分析、新理论”作为评价论文的标准,定要言人所未言,见人所未见。

她培养的硕士生中,有80%攻读了博士学位,已毕业的30多名研究生中的大部分已在各自岗位做出成绩。

现在美国橡树岭国家实验室工作的潘正伟博士,在亚特兰大佐治亚理工学院工作期间,与其合作教授采用高温固体气相法,成功合成了近一维氧化锌、氧化锡、氧化铟、氧化镉和氧化镓等宽带半导体体系的带状结构,这些带状结构纯度高、产量大、结构完美、表面干净,并且体内无缺陷、无位错,是一理想的单晶线型薄片结构,成为继1991年发现多壁碳纳米管和1993年合成单壁碳纳米管以来,一维纳米材料合成领域的又一重大突破。

该工作2001年3月发表在Science上,并引起了国际纳米科技界的极大关注,美国的Science News(《科技新闻》)、USA Today(《今日美国》)、Nanotech Alert(《纳米技术快讯》)、Chemical and Engineering News(《化学与化工新闻》),以及Why Files(《十万个为什么》)等抢先报道了这一重大发现。

潘正伟深有感触地说:“在西北工大的博士学位研究课题把我带入了纳米材料科学的大门,张老师的不倦追求和严谨的治学态度使我终生受益。

”   老骥伏枥,甘为人梯。

在长期的科研实践中,张立同总结出了高校科技工作者应遵循的两条原则:“三发”和“三高”,并以此要求课题组的教师和研究人员。

“三发”即:在国家发展中、在学校发展中、在课题组发展中求得个人的发展。

“三高”即:学术水平高,工作质量高,成果效益高,这成为她建立一支团结协作、富有战斗力的学术团队的指导思想。

在谈到如何培养年青人的问题时。

她曾经这样说:“我已60多岁了,也许在工程院院士中还算年轻,但是必须承认,已步入人生历程的老年期,创新思维的鼎盛期已过。

我要将核心地位转移到年轻人身上,否则我就会挡路了”。

人如斯言,在张立同的精心培养下,实验室已建立起一支由年轻博士组成的高素质学术梯队。

1人获得国家杰出青年科学基金,1人获教育部高校青年教师奖,2人获教育部跨世纪优秀人才基金,1人获“国防科工委委属高等院校优秀教师”荣誉称号,1人被评为国防“五――人才工程”学术带头人,2人获国务院政府特殊津贴。

张立同正努力搭建一个平台,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。

2 次访问