师昌绪同志事迹介绍
 
发布时间:2011-02-17    发布部门:办公室

      师昌绪同志,河北省徐水县人,出生于1920年11月15日,1978年加入中国共产党,九三学社社员,著名材料科学家、中国科学院(1980年)、中国工程院(1994年)两院资深院士,2010年度国家最高科学技术奖获得者。
      1945年大学毕业于西北工学院矿冶系,1948年赴美留学,1949年5月获密苏里大学矿冶学院硕士学位,1950年1月在美国欧特丹大学冶金系任研究助教,同时攻读博士学位,1952年6月毕业获得博士学位,受聘麻省理工学院助理研究员。
      师昌绪院士是一位爱国科学家,攻读博士学位时正值抗美援朝期间,他是当时美国国务院明令禁止回国的35名中国学者之一,他作为领导者之一组织领导了在美中国留学生争取回国的斗争运动,联名写给周总理表达强烈回国意愿的书信成为1954年日内瓦国际会议上中国抗议美国政府扣押中国留学生回国的有力证据,《波士顿环球报》以通栏大标题报道并刊登他和另外两名中国留学生照片;他还曾写信给时任美国总统艾森豪威尔申诉,并向美国民众呼吁争取同情。经过系列斗争他成为1955年春美国政府同意放行回国的首批76名中国留学生之一。
      在临行前,他的合作导师麻省理工学院著名冶金学家M.柯恩教授曾挽留他“你想回国,如果因为职位低,挣钱少的话,我可以帮你”。师昌绪平静地谢绝了“都不是,在美国我是个可有可无的人,而我是中国人,我的祖国需要我”。关于爱国,师昌绪院士还有另外两句有名的语录“我们这代人为什么爱国情结根深蒂固,因为中国受国外欺辱太深。使中国强盛、强大,是根本的思想”。“人生在世,首先要有一个正确的人生观,要对人类有所贡献。作为一个中国人,就要对中国作出贡献,这是人生的第一要义”。
      1955年回国后,在中科院金属研究所工作,历任金属研究所副研究员、研究员、研究室主任、常务副所长、所长、院士,中国科学院金属腐蚀与防护研究所所长、1984年调任中国科学院技术科学部主任,后担任国家自然科学基金委员会副主任,中国工程院副院长、中国科学院学部咨询委员会主任等职,现任金属研究所名誉所长、国家自然科学基金委员会特邀顾问、国家图书文献情报中心理事长、两院资深院士联谊会会长等职。
      作为著名的材料科学家,他是中国高温合金研究创始人之一,被国外同行誉为“中国高温合金之父”, 1957年就在国内率先开展了高温合金材料及工艺研究,研制出多种具有自主知识产权的高温合金及其部件,并结合实际推广应用。
      针对国家急需,研制铸造镍基高温合金空心涡轮叶片 航空发动机是飞机的动力源,高温涡轮叶片是其关键部件,要求在高温、高速、高载荷、复杂受力状态、频繁交变温度下长寿命稳定工作,工作条件极其苛刻,可靠性要求高,一旦失效则导致机毁人亡。1964年,我国自行设计的**飞机亟需发动机,经论证决定采用改进已有发动机的方案,要求增加推动力20%,这意味着要提高涡轮前温度100℃。为此,必须采用空心叶片进行强制冷却,同时型号任务的时间进度紧迫,必须在一年内研制出高温合金材料和空心叶片,这在当时是极大的挑战。此前,国内外几乎所有叶片均为锻造后经机械加工而成的实心叶片,只有美国研制成功了铸造空心叶片,但制造材料、工艺严格保密。
      师昌绪承担精密铸造空心涡轮叶片的研制任务后,组织带领上百名科技人员,与设计和制造单位紧密结合,开展了冶炼、造型、脱芯、测壁厚、化学分析和相分析、控制合金质量、制定验收标准等环节的攻关工作。首先,发展出M17合金,该合金比重较原苏联飞机发动机所用的合金轻9%,使发动机安全系数提高了35%。而且由于建立了一套低温精炼、低温脱气和低温浇铸工艺,结合成分调整,大大提高了合金的组织和性能稳定性;其次,采用真空精密铸造技术,突破了叶片铸造工艺的难题。师昌绪使用石英玻璃管并用氢氟酸溶解脱除的方法解决了型芯和脱芯的问题,发明了“自由端工艺”成功解决了型芯定位和断芯两大工艺难题,在实验室研制出了我国第一片9孔铸造空心涡轮叶片。他还开发出超声波和X射线测厚技术,用于检测叶片和定位型芯;综合考虑涡轮叶片受力状态和裂纹形成与扩展规律等因素,制定了铸造空心叶片的验收标准。运用上述技术,我国于1966年生产出第一台份铸造空心叶片,并装机试车成功。从承接任务到完成技术攻关,只用了短短一年时间,而同样的工作,随后在英国却用了8年时间。
      铸造9孔涡轮叶片的研制是一项具有开拓性的工作,为我国铸造高温合金及其先进空心叶片的发展奠定了基础。它使我国涡轮叶片的发展迈上了两个台阶:一是由锻造加工改为真空精密铸造,二是由实心改为空心叶片。这项工作使我国成为继美国之后,世界上第二个成功使用精铸气冷涡轮叶片的国家。该叶片到目前为止仍是我国用量最大的航空涡轮叶片,装备我国多种航空发动机,40多年来没有因叶片失效而发生过事故,充分说明标准适当,生产工艺稳定。由该项技术发展出的冶炼、浇铸、型芯、检测等系列工艺和标准已推广到全国,直接指导着我国几十年来高温合金的制备和铸造涡轮叶片(多晶、定向和单晶)的生产。该成果于1985年获国家科技进步一等奖。
      1983年,师昌绪在沈阳航空发动机厂了解到,我国有制造大推力发动机的能力。于是他和高良(冶金部)共同上书国家,阐明中国应立即开展大推力发动机的研究与开发,1994年9月,师昌绪主持召开包括两院院士及有关专家的研讨会,并赴陕西及上海进行调研,最终建议加速100座民航机的立项,经过多年的努力,目前取得重大进展,他的敏锐思维和前瞻性战略大大推动我国21世纪航空事业发展。这一建议具有里程碑的意义,中国从此开始了×××发动机的研制。在师昌绪的指导下,金属所承担该发动机的四种合金、六种涡轮叶片的研制工作圆满完成任务。合金满足了发动机全部设计和使用要求,达到国际同类合金先进水平;复杂空心定向凝固无余量叶片的铸造技术达到国际同类叶片的先进水平。目前,在×××发动机核心机技术的牵引下,我国正在研制一系列可满足不同环境要求的高推重比大推力发动机。
      在上述多项国家重要任务的支持和锻炼下,师昌绪建立的金属所高温合金研究组已经发展成为我国三大高温合金研发基地之一。目前,基于高温合金空心叶片铸造技术和定向凝固技术,金属所高温合金研究部为满足国家关键型号发动机的需求,承担了大量航空和工业燃机用单晶合金及叶片的研制工作。
      提出低偏析理论和技术,推动我国高温合金等材料的新发展  上世纪60年代初,金属所确定了以发展铸造高温合金为主攻方向以后,师昌绪便提出以“金属的凝固过程”作为主要学科方向。由于高温合金含十几种合金元素,而且合金化程度越来越高,凝固偏析成为高温合金进一步发展的主要障碍。通过试验和理论分析,发现某些微量元素(如磷、锆、硼、硅等)不仅本身产生严重的凝固偏析,而且还促进某些主元素的聚集。因此,通过有效控制这些微量元素,可大大减少合金的凝固偏析,这一发现被称之为“低偏析技术”。该技术的应用使得铸造高温合金工作温度提高了20-25℃,变形高温合金的开锻温度提高上百度。据此发展了一系列低偏析的铸造和定向高温合金,如M17F、M17G、M38G、DZ125L等等,多数已应用于我国先进航空发动机上。该成果还被广泛应用于不锈钢、抗氢钢的研制和生产中。因此,当时国家计委在金属所建立“低偏析合金材料及制品示范基地”,世界银行贷款在金属所建立了高性能均质合金工程研究中心。该成果获1986年中国科学院科技进步一等奖及1987年国家自然科学三等奖。1998年7月在美国华盛顿国际材料研究学会上,师昌绪做了“微量元素控制的低偏析高温合金”报告,各国学者公认是原创性的工作,获得了国际材料研究学会联合会(IUMRS)颁发的 “Innovations in Real Materials Award即实用材料创新奖”。当年全世界仅12项工作获此殊荣,该奖项至今也是中国唯一的实用材料创新奖。
      工业及舰用燃气轮机中,劣质燃油中的硫及空气中的碱金属在高温下会导致航空用镍基高温合金发生热腐蚀,因此必须调整合金成分,大幅度提高Cr、Ti元素含量以抵抗热腐蚀,如何控制高Cr、Ti合金中的凝固偏析成为这类合金研制中的难题。在低偏析技术的牵引下,师昌绪带领科研人员在国内率先开展了抗热腐蚀高温合金的研制工作,发展了M38、M38G、DZ38G、DSM11、DD8和DD10系列抗热腐蚀合金。上世纪70年代四川发现大油气田,欲用管道东输上海,中间需要工业燃气机驱动的增压泵,师昌绪率队前往争取合作,最后确定涡轮叶片采用金属所开发的耐热腐蚀高温合金M38,完全满足了当时进口的2.3万千瓦燃气轮机组的需求。目前金属所在抗热腐蚀高温合金及叶片研制领域处于国内领先地位,与哈汽、上汽、东汽三大汽轮机厂等国内大型燃气轮机设计、制造单位都有密切合作,研制了系列的多晶、定向和单晶抗热腐蚀合金及大型复杂空心叶片,在工业燃机和发动机中得到广泛应用,在满足各类发动机的需求中发挥着重要作用。
      重视高温合金应用,在国内最早提出开展在接近使用条件下的材料性能研究  上世纪60年代,师昌绪认为高温合金研究必须建立新型强度实验室,过去所测量的材料单项性能(如冲击、疲劳和蠕变等)不能代表在使用过程中的性能。有些合金的单项性能虽好,但在接近使用状态下却未必合格。因此,他在国内率先建立了低应变疲劳及蠕变疲劳交互作用试验装置及第一台液压伺服低频疲劳机,带动了国内强度研究的发展,为新型高温合金研制、选材及发动机设计提供了理论依据,在此基础上金属所建立了国家疲劳与断裂重点实验室。
      在极其艰苦的环境下,立足国内开发出铁基高温合金GH135,参与我国高温合金生产  师昌绪一直提倡立足国内自主发展高温合金。上世纪50年代末,根据我国国情提出了大力发展铁基高温合金的战略方针。高温合金通常以Ni、Cr为主,当时由于中苏关系恶化、国际封锁,国内Ni、Cr产量很少,飞机发动机制造面临巨大困难。师昌绪团队与抚顺钢厂合作,研制出我国第一个铁基高温合金GH135,部分代替了当时使用的镍基合金GH33,生产出数以千计的航空发动机涡轮盘,不但解决了当时亟需,同时还带动了全国开发铁基高温合金的热潮。
      1959年,中苏关系恶化,我国喷气式发动机所需高温合金受到严重限制,党和国家决定立足国内生产高温合金,并组织力量齐聚辽宁抚顺钢厂。师昌绪是专家之一。1960年初,东北生活十分困难,关内攻关人员撤离,只有师昌绪仍带领金属所科研人员坚守岗位,每天往返于抚顺沈阳之间,因劳累过度,患了严重肾盂肾炎,但仍然坚持工作,直到我国歼6、歼7飞机所需高温合金完全过关。
      几十年来,师昌绪一直引导和关注我国高温合金的研究、开发、生产和应用,锻炼出了实践经验丰富、有较高理论水平的科研与生产队伍,建立了若干研究和生产基地。50多年来,我国航空发动机所用高温合金的研制与生产完全立足国内,成为继美、英和前苏联之后第四个具有高温合金体系的国家。
      师昌绪是我国高温合金领域的主要学科带头人,全国高温合金会议多次请他做主旨报告;中、美高温合金交流会大多是以他的名义发出邀请;2006年他作为主编出版了一本《中国高温合金40年》;他还是《中国航空材料手册》的首席顾问。2004年中国金属学会高温合金分会授予他全国唯一的“终身成就奖”。
      立足我国国情,开发出新型高合金钢,在不同领域获得了应用  上世纪50年代末,师昌绪在开发铁基高温合金的同时提出开发节Ni、Cr高合金钢,先后开发出Cr-Mn-N系耐蚀、耐热高强度不锈钢和Fe-Mn-Al系耐热、低温、无磁奥氏体钢。
      1958年在师昌绪指导下,金属所研制出Cr-Mn-N无镍不锈钢(Cr17Mn14Mo2N,简称A4钢)。该钢种不含镍,原材料成本低廉。Cr-Mn-N无镍不锈钢在多种腐蚀介质中耐蚀性能优异,抗磨损,在尿素分离塔和盐化工换热分离器等设备上应用,使得零部件使用寿命比传统镍铬不锈钢316L(Cr17Ni12Mo2)延长十多倍。目前这项技术已推广到长城特钢厂,形成批量生产,供应化肥厂与盐化工企业。
      高锰钢是典型的奥氏体钢之一,但是在形变或低温下会因为发生马氏体相变而变脆。师昌绪等发现铝能稳定奥氏体,通过用电子探针和金相方法,在国际上率先系统地研究Fe-Mn-Al系富铁角的相图、相转变规律与成分的关系,研制出了性能优良的15Mn26Al4钢。实验证明,该钢是合金钢系列中最稳定的低温材料,一般镍铬奥氏体钢在液氮温度(-196℃)下就发生马氏体相变而变脆,而15Mn26Al4钢在液氢温度(-253℃)也不会发生相变。作为重要的低温结构材料,为我国氢能等工业的发展打下了基础。此外这种钢电阻率高、磁导率低,用于变压器隔板可减少能耗。我国Fe-Mn-Al系奥氏体钢的提出比国际早了十几年,该成果1982年获得国家自然科学三等奖。
      这些材料的成功研制,不仅解决了当时工业所需,而且迄今为止在石油化工诸多领域广泛应用。
      引领并推动我国材料科学与技术的发展  师昌绪不仅是卓有成就的材料科学家,还是一位杰出的战略科学家。在我国材料科学与工程领域,他被公认为德高望重的学术领袖,并且在国际上也享有很高声誉。他以高瞻远瞩的视角、渊博的学识和高度的责任心,准确把握和引领材料科技领域的发展。
      上世纪80年代初,师昌绪在金属所任所长期间,根据国际材料发展趋势,提出研究快速凝固理论,建立非晶、微晶的研究方向。他最早在国内提出建立真空雾化制粉及激光制粉装置,做出了国内领先的成果,并争取到世界银行贷款支持的“快速凝固非平衡合金国家重点实验室”。
      为了发展核技术,80年代初我国急需能够抗高压、高低温及高纯氢的新钢种。师昌绪分析了国内的低温与储氢材料、氢分析测试技术等基础,毅然接受并指导金属研究所承担起该项任务。经过多年研究攻关,取得了很好的结果,目前已发展出五种不同强度级别的抗氢钢和合金,且已批量应用。该成果获得国家科技进步二等奖三项。
      上世纪80年代末,他发现纳米科学技术正成为材料科学的生长点,因此,他对这一学科的发展十分重视。2000年美国克林顿总统提出纳米技术将导致下一代产业革命的观点以后,师昌绪上书国务院,从而在科技部建立了“国家纳米科技指导和协调委员会”,他任顾问。他也是我国成立“纳米科学中心”的倡导者,并任该中心学术委员会主任。
      镁合金比重轻,但由于不耐腐蚀、强度低,一直没有很大发展。上世纪90年代初,师昌绪分析了金属材料资源情况,现有金属材料资源少则几十年、多则二三百年便会枯竭,唯有镁可谓取之不尽用之不竭。1995年,师昌绪等五名院士联名建议将镁的研究与开发列为重点攻关项目。自此以后,国内掀起了镁合金研究开发的热潮。
      碳纤维是航空、航天的关键材料,国外对军用碳纤维既不出口、也不转让技术。师昌绪意识到这一问题的重要性,在2000年即主持召开了“聚丙烯腈基碳纤维发展对策研讨会”,并亲自上书党中央,于2001年10月,中央批转科技部将“聚丙烯腈基碳纤维”列为863专项。10年来师昌绪一直跟踪我国碳纤维的研发、生产与应用,强调“自主创新”与“降低成本”。
      研究基地是“出成果出人才”的地方,也是国家走向富强的依靠力量。在人才培养方面,师昌绪主张充分发挥每个人的积极性和创造性,几十年来,带出了一支能打硬仗的攻坚队伍。他共联合培养硕士和博士生100多名,为了让年轻人在国际上早露头角,许多国际会议邀请他做主题报告,他把这些机会都用来提拔青年人,在人才断层的年代,金属所的年轻人在同龄人是佼佼者,他培养的人中大多已经成为我国材料科技事业的中坚力量,其中三人已成为院士。
      师昌绪1955年回国后即在中科院金属所工作,一直工作了30余年。除了科研工作以外,他对金属所优良学风的形成起了重要影响。在他任常务副所长和所长期间,正值该研究所从国防科工委和冶金部转入中国科学院,面临学科方向确定、人员断层、设备老化、与国外交往减少等诸多突出的问题。师昌绪明确提出以“材料科学与工程”为研究方向,大量招收研究生以解决人员老化和断层问题,利用争取到的联合国开发计划署资助建立“材料科学与工程培训中心”,开展大规模学习,派出大量科研人员出国进修。他鼓励科技人员敢于打硬仗,勇于创新,认为“一个技术科学方面的研究所,不在国防或国民经济方面做出重要贡献就无法生存,在理论方面不发表高水平文章就不可能成为具有国际水平的研究所,也不能持续发展”。在他作为名誉所长后,不断以此指导思想要求继任所长,使金属所即使在科技体制改革不断减少科研经费时,以及市场经济大潮的冲击下,仍然团结一致按照此方向发展,成为我们国家材料科学与工程研究的重要基地,在世界科学材料领域占有一席之地。
      为发展腐蚀科学,1982年,在十分艰难的情况下,师昌绪在沈阳筹建了中国科学院金属腐蚀与防护研究所,并兼任所长,他提出腐蚀所应是向全国开放的研究所,要重视环境腐蚀与腐蚀工程。在十七年内该所发展很快,取得了令人瞩目的成绩,逐渐成为国内一流、世界知名的研究所,在中国科学院研究所评估中名列前茅。该所自主研发的重腐蚀防护涂层与阴极保护联合防护技术属国际首创,作为关键技术之一,已应用于杭州湾和舟山金塘等跨海大桥的水下钢桩,设计寿命100年。
      为我国材料科技的健康发展献策献力  早在上世纪60年代师昌绪就参与了“冶金材料”规划的制订,70年代末作为副组长参与制订“材料科学”规划;1983年,师昌绪作为新材料专家组组长,经过大量调研,制定了我国应大力发展的几种新材料,列入我国重点发展计划;1996年在师昌绪等三人的建议下,启动了“中国材料发展现状及进入新世纪对策”两院咨询项目, 2002年10月完成了近400万字的报告,报送中央有关部门;2004年国防科工委委托中国工程院召开“2010-2020年军用先进材料技术发展战略”研究,师昌绪为专家组长;2004年我国中长期科技规划(2006-2020)的制订,他是22位战略顾问之一。在“863”计划第二期,师昌绪和林兰英积极争取,新材料领域被恢复为单列。“973”计划最初也没有材料领域,1998年初,师昌绪建议列为独立的材料领域。师昌绪作为主建议人,于“十五”期间向国务院提交了关于加强材料工程化研究的建议报告,成为发改委重点支持亟待工程化的几种关键材料的重要参考。
      1984年,师昌绪在任中国金属学会下的材料科学学会理事长期间,组织成立了包括26个与材料有关的组织的“中国材料联合会”(C-MRS),并任理事长。20多年来,师昌绪作为名誉理事长,仍热心参与该学会的工作。此外,在师昌绪的组织下,成立了 “中国薄板深冲学会” (CDDRG),并加入了“国际深冲研究学会”(IDDRG);积极推动成立“中国生物材料联合委员会”及加入国际组织。
      1986年由师昌绪创刊的《Journal of Materials Science and Technology》是我国第一本全外文的材料期刊;1987年创刊了《能源材料》(后改名为《材料研究学报》),在基金委工作期间又创刊《中国科学基金》与《自然科学进展》(中英文版);从1983年起,师昌绪还担任《金属学报》主编15年。五种期刊中已有三种被SCI收录,有的还被列为国内最优秀期刊之列。2009年12月,师昌绪院士荣获“新中国60年有影响力的期刊人”称号。
多年来,师昌绪积极组织和参与材料领域的各种国际学术活动,致力于促进我国材料学界与国际同行的交流,推动我国的材料研究走向世界。他本人也在国际材料科学领域享有很高声望。
      鉴于他多年在材料领域所做出的贡献,师昌绪1995年当选为第三世界科学院院士。2001年师昌绪获得TMS(The Minerals, Metals & Materials Society)-Fellow称号。TMS是国际材料界最有影响的学会之一,TMS-Fellow授予世界著名材料科学技术专家与学者,其在世名额保持在100名左右,评审制度严格,师昌绪是在美国以外唯一的华人获奖者。同年,师昌绪荣获霍英东成就奖。
      为国家重大科技战略决策及科学技术发展做出重要的贡献  面临国际新技术迅猛发展及我国改革开放的浪潮,师昌绪最早提出组织学部委员(院士)进行咨询,推动了相关行业的发展。任中科院技术科学部主任期间,师昌绪极力主张科学院和高校同大中型企业密切合作,发动20名科技专家提出倡议书,受到国家经委的重视,并召开会议进行了部署。1998-2000年他担任中国科学院学部第一届咨询评议工作委员会主任,从2000年至今担任中国科技图书文献中心理事长,从2004年起任两院资深院士联谊会会长。
      1986年2月,国家自然科学基金委员会成立,师昌绪被任命为副主任,分管政策局和工程与材料学部。他主张学部工作人员对全国基础研究队伍、设施及水平深入了解,提高自身学术水平。其间,他主持“九五”重大科学工程的评审,共评审了六个项目,在“十一五”期间都开花结果。
      他主持国家重点实验室的遴选与建立评审制度,我国自1984年开始建立国家重点实验室,1987年国家计委又利用世界银行贷款投资建设,当时共聘请了不同学科的终审专家共18位,师昌绪为组长。最终评出了75个国家重点实验室,59个专业实验室。
      1989年,国家计委委托国家自然科学基金委员会担任实验室的评审工作,由师昌绪主持,组织全国专家评审。因为每个学科都有几十个实验室,如何评审难度很大,经过几年的实践,最后确定了一套办法,一直延用至今。2004年,在纪念国家重点实验室成立20周年大会上,师昌绪被授予“杰出贡献奖”。
      由于他在基金委的出色工作,于1989年当选全国先进工作者。
      早在1982年,师昌绪就与其他三位学部委员对是否成立中国工程院进行了讨论。1993年,他与其他五位学者联名提出成立中国工程院的建议,得到批准后担任了中国工程院筹备组副组长,主持提出组建方案。1994年6月,中国工程院成立,他被选为副院长,分工负责工程学部建设、院士选举和宣传出版工作。在工程院工作期间,他当选为党的十五大代表。

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