李薰先生离开我们已念年矣,去之越久思念弥深者,盏先生为人公正刚直,实事求是和知识渊博、开拓创新、涵养深燧、才华横溢、爱才任贤、颜疏一致,一生为振兴冶金工业,致力发展国防尖端材料与技术,建立一流科研基地——金属研究所,培养人才而鞠躬尽瘁,病逝于赴攀钢考察途中,缅怀先生丰功伟绩和崇高精神。从学生与卅二载合作助手角度,记忆椿往事以寄怀念之心。
一、金属所筹备之初在北京
我1951年8月初持华北区全国统一分配委员会通知到中国科学院冶金研究所筹备处报到,由张沛霖先生接待,他热情地介绍冶金研究所筹备情况,说是郭沫若院长亲笔信邀请,由涂长望先生面交在英国雪菲尔德大学冶金系任教并 研究部工作的科学博士李薰教授,邀请筹建冶金研究所。李先生欣然应允并邀在英国友好商讨筹建事宜。张先生提前半年回国,国外尚有柯俊先生、张作梅先生、庄育智先生及方炳先生,并介绍了李薰先生从事钢中氢脆研究和作出的重大贡献以及培养了许多博士,除英国人外还有中国及印度留英学生。
8月20日左右李薰先生由香港,经广州回到北京,钱三强秘书长及院办公室领导,张沛霖先生前去迎接,我有幸跟了去,李薰先生穿一套深绿色西装,在着装兰与灰色人群中很是醒目。他向迎接的人一一握手致意,这是我第一次见到先生的情况。
冶金研究所所筹备处设于北京文津街三号,中国科学院院部(原中央研究院微生生物研究所旧址)的半地下室,与王大衍先生的长春光机所筹备处为邻。同时,华罗庚先生筹建数学所。8月下旬张子青、吴汶海、李有柯、俞唤领先后报到。张作梅夫妇、方炳夫妇也自英回国,这时筹备处初具规模,张沛霖先生负责基建,张作梅先生负责试验装备,方炳先生负责图书与行政事务。我们五位青年也作了相应分工。张沛霖先生回国较早熟悉各方面情况作出很大贡献。
李薰先生在这段时间内思考与提出,两个重大问题。一是所名的更改,一是所址的确定。
中国科学院原定筹建冶金研究所,李薰先生提出更名为金属研究所,并解释就上海已有周红老先生主持的冶金陶瓷研究所,再以冶金命名建新的研究所,社会上分辨不清两所异同并不利于院内分工,又考虑到知名金属物理学家葛庭燧先生与何冶贞先生有意来所工作以及张作梅先生从事金属压力加工。冶金偏重于冶炼化学,而金属研究则可涵蒸金属材料物理、物理化学以及加工、焊接材料工程。筹备组全体成员一致赞同这一意见。经院务会议批准将冶金研究所筹备处更名为金属研究所筹备处。这一决定为金属研究所开辟了广阔的发展空间。五十年来发展成为国际知名的金属材料科学与工程研究所,必也正名乎,名正则言顺,言顺则事通。
中国科学院原拟将金属研究所建于中关村,当时东北人民政府重工业部王鹤寿部长得知中科院由李薰先生筹建冶金方面的研究所。特邀请李薰先生到东北考察并由安子文副部长全程陪同考察了鞍钢、抚钢、本纲以及大连钢厂。东北是冶金工业基地,当时提出全国支持鞍钢的号召。王鹤寿殷切期望能把金属研究所建在东北,并许诺了许多优惠的条件。李薰先生回北京后介绍了各钢厂普遍存在技术落后,技术力量薄弱,有许多工作急待开展,并说明雪菲尔德大学冶金系在英国最有声望的主要原因是雪菲尔德市是英国的钢铁工业基地,雪菲尔德大学冶金系近水楼台得到了钢铁企业的大量课题与经费,这对冶金系的发展和延揽人才起了重要作用,故提出将金属研究所建于沈阳的意见,这个建议得到筹备组包括几位回国的科学家在内的一致赞同。筹备处讨论问题时的气氛非常民主和无拘束,当时正值抗美援朝期间,自然议论到沈阳有遣轰炸的危险,当时金属研究所科研大楼的东侧增加一层地下室,就是为预防发生空袭而设计的。科学院同意了这一决策,于1951年11月金属研究所筹备处自京迁往沈阳。
在北京筹备期内,还有一件值得提到的事,李薰先生提出经吴有训副院长同意,自中国科学院图书馆调拨有关金属材料方面的图书和期刊,由方炳先生带领我们挑选了一大批图书。由于我粗通日文,1949年暑期北京图书馆自北大、清华和北师大三校同学中聘请临时整理日本战败遗留下的图书的工作(我当时在北师大化学系)。由王重民馆长和贾芳主任亲自讲授分类编目方法。由于我有这一段经历,故较快的挑选一批日文图书资料,我们还找到了一套完整的德国出版的Eisen and stahl也调拨至金属所。与李薰先生捐赠的英国出版的全套J. Iron and Steel Inst.。这两套包括刊号在内完整期刊,为科研工作创造了有利条件。
二、李薰先生一贯重视对青年的培养
李薰先生回国不久,还是在北京的时候,他得知我们五名大学毕业生有的学物理,有的学化学,有的学化工的情况时,对我们说,今后金属研究所还会接收一定数量理学院的毕业生参加工作,这对发展金属材料学科是必要的。同时与张沛霖先生一起有针对性为我们五人讲课,并邀请了清华大学的葛庭燧先生和叶渚沛先生、胡为柏先生、朱觉教授等授课。李薰先生讲第一课,内容是Fe-C二元平衡相图,使我们懂得了钢和铁的区分,和因碳含量不同又分为低碳软钢,中及高碳钢,以及如何运用相图的知识。当时在中国科学院院部主要是郭沫若院长、李四光副院长、竺可桢副院长、吴有训副院长和钱三强秘书长及院部办公事机构。机关大楼内没有教室,就利用走廊尽头较大空间作教室。许多知名学者都是热情的在“走廊教室”中讲课。因为他们都是抱着极大的爱国热忱回国的,将自己科学无私的贡献给祖国的,对建国初始国家百废待兴,物质条件皆时困难是有充分思想准备的。讲课更无报酬,但讲课与回疑兴致高而认真。可以说是金属研究所为青年科技人员举办的第一期学习班。
筹备处迁沈阳后,借住于东北工学院(铁西旧校址),等待着金属研究所试验大楼的基建竣工,同时,中国科学院东北分院派来了行政人员参加筹备工作。李薰先生安排张子青与李有柯到抚顺钢厂中心实验室(即钢研所前身)实习,我与吴汶海到哈尔滨工业大学研究生部作在职研究生,跟踪莫斯科蒙德列夫化工学院的B. B. 教授作物理化学专业研究生,体现了对青年科技人员有计划的培养。
1953年科研大楼落成,筹备阶段结束,迎来了金属研究所的正式成立。在建所之初就规定举行各类的学习班,参加学习的人员都需参加考试并公布成绩。当时的两位学部委员李薰所长与葛庭燧副所长,率先身体力行,一时在所内外传为佳话和树立优良的学风。
当时由于国际政治大环境,金属所举办俄语速成班,包括自英、美回国科学家,全所科技人员分两批参加。由苏联专家学习回所的王景蕴、吴汶海和我组成教学组,承担教学与辅导工作,结业时参加学习的全体人员都可阅读俄文文献资料,有些人翻译了俄文书籍。
三、李薰先生创始的两个学科领域
李薰先生在我国科学发展史上开创的两个学科领域,包括氢脆在内的钢中气体与金属高温氧化与防护。
(一)钢中气体与钢质量
五十年代初国民经济处于恢复时期,钢的品种少且存在严重质量问题,缺乏检测与监控技术。影响钢质量的钢中气体没有任何测定技术,更谈不上控制了。当时大钢厂炉前只能作五元素分析,在很大程度上是无经验炼纲。钢质量难于保证和提高。为此李薰所长亲自指导<钢中气体与钢质量>的研究。
李薰先生40年代在英国雪菲尔德大学即从事钢中氢脆研究,当时称为钢的发裂或白点。发现钢中发展存在临界氢含量和孕育期,并提出氢在钢中溶解度与扩散是有关氢脆的关键因素,提出了氢原子扩散至缺陷处形成分子氢,氢分子氢原集产生高压氢诱发展纹,即氢脆的高压理论,与而后发展的弱键理论构成氢致开裂的理论基大陆。李薰先生国际知名金属中氢研究的开拓者之一。1973年作为主持人之一参加法国召开的“氢在气体领域的创始人”。
1953年金属研究所大楼建成,李薰先生组建与直接领导<钢中气体与钢质量>的研究。首先建立准确测定钢中氢与氧的技术,并亲自绘画建立了我国第一台钢中氢测定装置。而后指导张子青、陈文绣、杨维琛等先后发展了<热导法快速定氢仪>,铝表面与体内氢含量测定技术。铀合金定氢装置以及激光微区定氢技术。同时指导李铁藩、吴汶海于同年建立了铝脱氧法钢中定氧技术,而后李铁藩、丁炳哲、宋启洪等先后建立了<真空熔化微压法定氧装置>,以氧浓差电池原理研制成定氧探针,可直接快速测定炼钢熔池中含氧量,以及发展了凝固结晶定碳探头,与氧探针联合,实现了同时测定钢液中氧与碳含量的新技术。使我国在钢中气体测量技术处于国际先进水平,金属研究所处于国内质量地位。举办全国各大纲厂和科研单位人员参加的钢中气体学习班,并指导与协助鞍钢、抚纲、大连钢厂及上海冶金所、北京化冶所等单位建立定氢、定氧装置,为我国建立钢中氢体测定技术,培养人才作出了历史性贡献。
李薰先生注重炼钢过程中的行为及减少或消除气体危害性研究,在建立测定技术后,系统地研究了平炉冶炼钢过程中钢熔池中碳氧平衡关系,绘制出平衡曲线,研究了钢液中氢含量变化,以及氢在钢绽中的分布,为在炼钢过程中控制与减少气体含量提供了理论依据,为提高钢质量作出重要贡献。1956年获中国科学院自然科学奖,1989年获全国科学大会奖,1958年李铁藩代表李薰先生与钢铁研究总院丘玉池先生参加,在莫斯科召开金属中气体国际会议,李铁藩作了“钢中定氧”的学术报告。
(二)金属高温氧化与防护
1956年李薰先生参加国家自然科学长远规划的编制会议于次年访问苏联科学院后,结合国民经济与国防建设需要,调整了金属研究所的研究方向与布局,由张沛霖先生负责核燃料釉合金,师昌绪先生负责铸造高温合金,郭可信先生负责金属陶瓷,李薰先生与庄育智先生负责难熔金属合金,葛庭燧先生除继续研究内耗外,提出开展晶须研究。
当时我国富产的镍钼只以初级产品低价出口,又以高价购入合金成品。为了改变这种状况和满足国防建设需求,李薰积极组织开展难熔金属合金研究,并明确指出了两个关键问题:一是脆性问题,一是高温氧化问题。前者由庄育智先生指导吴昌衡、马应良等研究,后者李薰先生指导李铁藩、郝逸萃等研究。
五十年代后期系统的研究了抑制钼合金灾害性氧化,一方面由郝逸萃等从添加合金元素等改善合金抗氧化能力,另一方面由李铁藩等从施加防护涂以防止合金氧化,研究了涂层形成机理与损毁机制。七十年国防尖端重大项目,第一颗重返地求卫星的防护蒙皮与天线决定分别采用钼合金与铌合金。在原承担单位没法如期完成任务的紧迫情况。李薰所长接过了这一紧急任务,亲自主持并由庄育智先生负责合金的研制,李铁藩负责抗高温氧化与高辐射涂层的研制。因为有了早期应用基础研究的储备,才得以克服了若干技术难点,如期高质量的完成若干台套的生产任务,为我国第一颗在返地球卫星顺利返回作出贡献。该重大项目,获国家科技进步特等奖。
80-90年代李铁藩研究员等人在李薰先生开拓的这一领域内,先后承担国家自然科学基金的重大项目及重点项目,在合金高温氧化机理研究方面,对稀土元素,特别稀土氧化物弥散相对合金抗氧化性能的显著改善作用机理,提出了《化学力学理论模型》及数学表达式,解释了以稀土元素为代表的活性元素效应(REE);发展了一系列氧化膜应力的原位测量技术,包括单面氧化弯曲法;声发射测临界内应力法;激光拉曼同时测应力分布与相组成技术。特别原始创新建立了离子注入双面氧化高精确测定合金元素对氧化膜内应力的影响技术。另外,采用HRTEM从原子层次观察稀土氧化物在晶界偏聚以及对合金内氧化的影响机制。
在抗高温氧化防护涂层方面,原始创新性发展了《稀土氧化物弥散强化金属间化合物复合涂层》新的涂层体系(所谓体系即包括涂层成分、组织结构和施加涂层的技术)、研究涂层形成机理,发现了涂层相变过程,弥散稀土氧化物微米级质点停留不动,而纳米级质点被推动的现象,提出纳米质点被相界拖动的机理。发表的论文被国际知名学者多次引用。通过课题培养多名博士生,如沈嘉年博士现已为上海大学材料科学与工程院副院长。多年来在金属高温氧化与防护领域,建立一支技术过硬的科研队伍,并在国际有一定知名度,使李薰先生创建事业后继有人。
四、金属腐蚀与防护研究所创建始末
中国科学院金属腐蚀与防护研究所的创建。我时逢其时,有幸参加了金属研究所与金属腐蚀与防护研究所,两所的筹建工作。金属腐蚀与防护研究所得以成立,与当年中科院副院长李薰先生和技术科学部副主任刘翔声的指导与大力支持分不开。腐蚀所以金属所原第十室金属腐蚀与防护研究室和长春应化所第一研究室的电化学腐蚀部人员为基础建立的。筹备领导三人小组有刘寿荣研究员、李铁藩研究员及王学顺主任后由徐曾基研究员接任,再后由丁光明副所长接任组成。腐蚀所成立之后李薰先生推荐师昌绪先生兼任腐蚀所第一任所长,腐蚀所先是成立中科院腐蚀科学开放实验室,而后被批准为国家重点实验室,创办《腐蚀科学与防护技术》期刊,建立博士点与流动站,以及国家腐蚀控制工程中心逐渐发展壮大。
在中科院深化科技改革中,创建东北新材料研究与发展基地时,腐蚀所与金属研究所实现了强强联合,整合组建了新的金属所。对我个人而言,则是回归……
看今日金属研究所,已是根深叶茂,硕果累累,人才辈出,蒸蒸日上,作为参与建所并生长于斯的人,由衷地感到春花秋实的喜乐。