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  记张立同院士 王建柱  
 

2005年3月28日, 67岁的女科学家张立同用她研制的比铝还轻、比钢还强、比普通陶瓷更耐高温的复合陶瓷新材料,荣获了国家技术发明一等奖。

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以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,报废率仍高达百分之三十,有时甚至高达百分之五十。强烈的爱国精神和忧患意识,使张立同勇敢地承担起了“高温合金无余量熔模精密铸造叶片新工艺研究”这一攻关课题。

1976年,我国引进了英国斯贝发动机专利,但其中无余量叶片铸造用的模料等还需要另外花上百万美元进口,面对这一情况,张立同心潮难平。她与同事们经过1000多个日日夜夜的奋战,创造性地提出了无余量熔模铸造工艺的技术关键。最后筛选出了较为理想的新型壳材料——陕西铜川上店土。

1980年,用铜川上店土壳材料铸造成功了我国第一批高精度、低粗糙度无余量空心导向叶片。这一科研成果,荣获了1985年国家科技进步一等奖。

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,四处奔走去争取经费,可是却没有得到支持。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年的冬天西安特别寒冷,为了调试热压炉,他们就在冰冷实验室里度过了春节。

正当张立同和同事们艰苦攻关的关键时刻,下海经商的浪潮又给张立同课题组带来了新的考验。于是大家进行了热烈的讨论。“我们不能散火,既要做教授,还不能做穷教授”,“要发挥群体的力量去赚钱,要稳定队伍、积累资金、等待机遇发展陶瓷基复合材料”。

他们采取“航空为本、扩大基础、重点突破、军民两用”的发展策略,当年就在高温陶瓷材料的应用开发上取得了良好的经济和社会效益。她敢于开拓,亲自带领课题组南下,仅用了一个月时间,就帮助广东一家陶瓷企业攻克了技术难关,开发出新产品,获利20多万元,他们用这笔钱自行研制了一台设备,由此拉开了“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自有了进展,但意想不到的困难却接踵而来。在把实验型技术与设备向工程型转化时,所遇到的难题几乎使张立同课题组对CVI工艺丧失了信心!1995年,国际碳化硅陶瓷基复合技术的技术鼻祖、法国波尔多大学的Naslain教授被邀请到西北工业大学,这位教授在看过他们研制的设备后,毫无表情地说:“我们掌握CVI这项技术化了20年,你们至少也要用10年”。

在后来的三年时间里,他们先后作了四代CVI设备,实验了400余炉次,又是一个“一千个日日夜夜”。1998年底,第一批性能合格的式样终于制出了。接着,碳化硅陶瓷复合基材料制造工艺与设备的一系列核心关键技术也相继被突破 ,材料的性能达到了国际先进水平,并获得了六项国家发明专利,形成了具有自主知识产权的制造工艺及设备体系,我国第一个超高温复合材料实验室从此诞生了。我国一跃成为继法国和美国之后,第三个全面掌握碳化硅陶瓷基复合材料CVI制造技术及其设备的国家。

2001年,这位教授再次来到西北工业大学 ,当他看到大小各异规格不同的陶瓷基复合材料构件时感到非常惊讶。他在随后给张立同的信中说:“上次回国后,我一直在关注着你们实验室的发展,我认为你们的实验室不仅是中国的重点实验室,而且也是一个具有国际先进水平的实验室。”

1989年4月,张立同进入克利夫兰美国航空航天局空间材料商业发展中心。她是第一位获准进入这所研究机构的中国高级学者,承担了美国未来大型空间站结构用陶瓷基复合材料的研究和指导研究生工作。她仅用了不到一个月的时间,就使一个一年没有进展的课题有了转机。他带着美国研究生,用了一年半的时间,研制出3种低密度、高比强、高比模的陶瓷基复合材料,并通过了空间环境试验。该中心主任沃廉斯教授惊喜地说:“张教授的才能和工作效率令人吃惊”。

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,她很快就解决了,这位教授十分感激,要支付高额酬金,张立同婉言谢绝地说:“我们中国人更注重友情” ,美国教授称赞她:“你是一位真正的学者” 。

在接受笔者采访时张立同说:“伟大的中华民族应该有自己研制的世界一流的飞机,应该有一流的航空材料和制造技术,我愿意为这个理想奋斗终身。也正是这一崇高的理想推动我走到了今天,它还将推动我走向更加灿烂的明天。如果说追求,这就是我的追求!”

院士简介

张立同,1938年4月出生,辽宁省海城市人。航空航天材料专家,我国国防科技工业领域中惟一的女院士,西北工业大教授、博士生导师。现任超高温结构复合材料国防科技重点实验室学术委员会主任、中国复合材料学会副理事长、国务院学位委员会学科评议组成员、国防科工委咨询委员会委员、国家自然科学基金工程材料学部咨询组成员等。

1995年当选为中国工程院院士。

陶瓷基复合材料应用技术简介

“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”项目由西北工业大学张立同院士等主持完成。成果整体技术跻身国际先进行列,材料综合性能达到国际领先水平,从而打破了国际高技术封锁,走出自主创新、跨越式发展国际前沿性材料的道路,在军民两用领域具有广泛应用前景,对国防科技工业和国民经济发展都将发挥重大作用。不仅为陶瓷基复合材料高科技产业奠定了坚实基础,而且推动了交通运输、新型能源、化学化工以及机械等行业的技术进步,潜在市场每年约10亿元。


 
   
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