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李薰简介
2013-11-08  |  供稿: 冼爱平            【 】【打印】【关闭

  李薰,字文杰。19131120日出生于湖南省邵阳县中东乡佘田桥附近的大冲李家,是当地的一家书香门第,父亲与祖父都是晚清时期的读书人。家有兄弟四人,李薰排行老三。大哥李萼年长李薰十几岁,很早外出求学,毕业于国立北京法政大学;其他三人分别相差两岁:二哥李芬和四弟李苾,都学理工科,并学有所成。李芬学土木工程,曾任武汉长江大桥副总工程师;李苾学无线电,曾任中国科技大学教授。

  李薰的青少年时期是民国初年,中国正处于清王朝倒台后激烈的政治动荡。初中时期他先就读于湖南长沙的长郡中学,是国文老师周铁珊先生最得意的弟子之一。由于国文课最为优秀,成天沉迷于唐诗、宋词、汉赋,打下了深厚的文学功底。后来由于为祖父奔丧误过考期,高中插班进入长沙岳云高中(理科学校),经过一段艰难的努力与转折,李薰弃文从理,从此走上了一条科学救国、工业救国的道路。1932年高中毕业后,李薰曾考入清华大学,但因受家庭经济所限,未能成行。后以优异的高中成绩,免试保送湖南大学矿冶系。大学时期,由于他才思敏捷又勤奋好学,李薰成绩十分优异,是湖大有名的才子,连续四年均获得湖南省教育厅奖学金和湖南大学免费奖,并靠此维持了大学四年的生活费用。

  1936年大学毕业后,李薰在楚怡工业专门学校任教。在湖大同学的鼓动下,1937415李薰参加了湖南省公费留学考试,考试科目共六门:国文、英文、无机化学、应用力学、电机工程、冶金,连考三天。当时这种公费考试竞争十分激烈,每届仅录取13人(冶金、机电、医学)。5月中旬发榜时,李薰金榜题名,考取当年冶金专业名额,另两位是徐璋本(机电专业)和张师鲁(医学专业)19378月李薰和张师鲁从香港登船,一起启程赴英,此时上海“八一三”淞沪抗战已经爆发。

  李薰的导师是安德鲁(J.H.Andrew)教授,时任谢菲尔德大学Sheffield冶金系主任。谢菲尔德是英国钢铁工业的中心,该系也以钢铁冶金而著名。李薰提出入学申请后,经过安德鲁教授的三轮严格的面试,得以录取。其间安德鲁教授曾对李薰提出了一个疑问:为什么你的英文文章写得很好,而口语却相差甚远?李薰回答前者主要得益于考试之前背诵范文。为了迅速学习英文,李薰很快搬到一家英国人家去住,在那里一住就是14年,并和房东 Howlatt夫妇)结下了深厚的友谊。郝莱特太太后来对所来的中国人都非常好,她的房子,谢菲尔德市园林路 81号也成了远近有名的中国留学生之家。李薰在读书其间非常刻苦用功,从来没有在夜里12点前睡觉,也从未在清晨5点钟后起床。19386月底,第一学年结束,他脱颖而出,期末五门专业基础课(工程原理,金属学,电工学,物理性能,耐火材料)考试成绩全优,一举获得谢菲尔德大学颁发的白朗顿(Burton)奖章和奖金(冶金系本年度成绩最优秀研究生学生)。

  李薰的博士论文课题是金属的冷加工硬化。1937年正值物理学研究金属塑性的黄金时期,人们特别感兴趣固态金属的塑性与理论强度,以及金属晶体发生塑性变形后,强度升高的现象(即冷加工硬化)。金属晶体在冷加工形变后内部的组织结构是否发生了变化?它的成因是什么?当时安德鲁教授对金属的冷加工硬化提出一个假设,即金属在形变过程中,内部原子可能发生晶格重构,相当于一种固态相变,因此金属的冷加工硬化的根本原因与淬火硬化机制相类似。而要证实这一假设,关键在于证明冷加工前后金属有无体积突变和吸放热现象,如果实验证实,即为一级相变。

  为了探索冷加工硬化的秘密,李薰做了大量的科学试验,主要包括加热过程中的热膨胀曲线;放热曲线;热电势的变化;组织与性能变化;以及钢中含碳量对这些行为或性能的影响等。他将冷加工变形硬化钢与淬火硬化钢进行逐一对比,发现冷加工硬化钢在加热过程既有体积突变;也有放热峰(400左右);还有X射线衍射环的变化等。它们证明冷加工硬化与淬火行为确实十分类似,按当时的标准,证明冷加工已经引起钢的晶体结构变化,即安德鲁假设真实存在,所以这一模型又称之为安德鲁-假说。尽管后来的研究证实冷加工硬化的根本原因与晶体中位错大量增殖有关,但这仍然不失为一篇选题前沿,实验设计合理、数据分析逻辑严谨,理论上有创见的一篇博士论文,文中关于冷加工硬化现象的研究也成为金属位错理论早期的基础性实验工作。由于优良的学业成绩和出色的研究工作,19406月底,李薰便顺利地通过博士论文答辩,获得哲学博士(Ph.D.)学位,这时距他来到英国还不到三年。这一段基础研究对李薰的学术生涯影响很大。后来他经常勉励青年研究人员要学五洋捉鳖,科研选题要做老祖宗的工作。

  1937年英国皇家空军一架喷火战斗机失事,收集故障件后发现:原因是主轴断裂,在主轴内部,发现有很多像头发那么细小的裂纹(发裂)。由于事关英国最先进一代战机的可靠性,这个事故受到了英国当局的重视。经过三年左右大规模的试验工作,包括生产记录的统计,但引起发裂的原因仍然是众说纷纭,莫衷一是。三种主要的观点是:合金元素的局部偏析;非金属夹杂物的链式分布;以及钢材中残存的气体。最后,这个问题被提交谢菲尔德大学进行基础性研究。1940年李薰博士毕业后,便承担了这项在工业中几年来没有得到答案的基础研究

  经过一段研究,李薰很快发现引起发裂的主要原因是存在氢。氢在钢中是一种飘忽不定的元素,尽管冶金界早前对此有一些猜测,但一直没有弄清钢中氢的来龙去脉。李薰认为要揭示发裂的秘密,应当定量研究钢中的氢含量,以及它与发裂之间的关系。即首先要有一种手段,精确测定钢中究竟是否含有氢,含有多少氢,以及在多少氢含量的情况下产生发裂。为此,李薰创造性的设计并自己动手做了一台真空定氢仪。这是一台用石英管制造的玻璃仪器,内部可以抽成真空,将钢样品放入其中,用一支水银真空计测量石英管内气压的微小变化,然后计算钢中释放氢含量的大小。仪器的原理设计图以及相关的实验数据在1942年公开发表,这是英国钢中定氢技术最早发表的文献。作为英国最早的定氢仪原型,这台真空定氢仪在很长一段时期内,陈列于李薰工作过的实验室中,并悬挂李薰的像片,而这个实验室也成了谢菲尔德大学冶金系第五个,也是最有特色的研究实验室。正是建立了这项精确测定钢中的微量氢的技术,才为定量研究和认识氢在钢中的行为创造了必不可少的基本条件。

  建成真空定氢仪之后,李薰采用高温气相渗氢,结合淬火的方法研究钢的发裂现象,研究发现只要氢含量达到百万分之几(ppm)就会严重影响钢材的力学性能。特别是含镍高强钢,氢含量只要达到1ppm的氢就可引起发裂;钢中氢会不断向外扩散逸出,在550左右,扩散最快;在此温度下缓慢冷却,钢中氢就会显著减少,从而减轻或消除发裂。这样就令人信服地证明氢确是引起钢材产生发裂的主要原因。

  除了发裂现象,李薰与他的研究小组还进行了许多基础性的研究,例如氢对钢材力学性能的影响,从中寻找对氢脆敏感的性能指标。发现氢对钢材的强度影响不大,但钢材的塑性指标(如延伸率,断面收缩率),尤以断面收缩率下降最为明显;如果采用电解渗氢,钢的断面收缩率下降很快。今天人们采用钢材断面收缩率下降作为评价钢材的氢脆敏感指数,正是源于这项工作。由于李薰在钢中氢方面创造性的研究工作,19513月谢菲尔德大学正式授予李薰冶金学博士(D. Met.学位,能获得这种专业博士学位的人数相对很少,通常要求具有长期从事高水平的科学研究的经历,并在本学科领域内做出突出贡献的科学家。

  李薰在谢菲尔德大学先后协助安德鲁教授指导了十多名博士研究生,分别来自英国、法国、埃及、希腊、印度和中国。一般李薰主要帮助确定研究题目,具体方法全靠研究生自己做,遇到问题时,李薰再帮助解决实验室的环境自由宽松,特别是每天的上午10点左右的上午茶和下午4点钟左右的下午茶,可以自由讨论一些感兴趣的问题,以及新的设想等,在讨论中大家互相启发在这个环境里有的研究生平时懒散,但是到半年时间,得给教授写个工作报告,先交给李薰看。如果交不了报告或是报告不过关,就拿不到博士学位论文写好后也是先交李薰看,不过他不给修改,教授也不修改,即使英文错误也不改。因此博士生必须有真才实学才能最后拿到学位。

  1947年著名物理学家萨本栋到英国短期访问,时任中央研究院总干事并负责中央研究院的回迁工作。在参观谢菲尔德大学李薰实验室后,希望他回国筹建冶金研究所。几天后,又托人写信请李薰到伦敦与他面谈一次。李薰约王大珩一起去伦敦见了萨本栋,并进行了一次长谈。后来李薰回忆说当时没有答应萨本栋的主要原因是对国民党政府的不信任。“官场贪污腐化,国家不搞建设,军阀割据等,我认为是国贫民弱的根源尤其是1938年国民党总领事馆贪污了我的一点点抗日捐款,使我反感极大……”。在一个腐败无能的政府统治下,再能干的人也将毫无用武之地。

  李薰回国是谁推荐的?根据王大珩的回忆,在中国科学院筹建冶金研究所时,他向时任中国科学院计划局局长的钱三强举荐了李薰。王大珩是李薰在英国时最好的知心朋友之一。在谢菲尔德大学时曾与李薰同住几个月,两人性情相投,总有说不完的话题。1948年王大珩回国前打电话与李薰话别,当时曾约定:“何时回国就取决于你的意见”。19508月李薰收到钱三强的来信,请他回国筹建冶金研究所,信末尾说明是王大珩推荐的。李薰见此就毫不犹豫地答应回国了。

  195010时任中央气象局局长的涂长望到英国,接洽与安排李薰回国的事宜,并希望李薰多带一些人回国组建一个研究所。195011月中国科学院院长郭沫若再写邀请信,正式委托他筹建中国科学院冶金研究所。这期间李薰联系了张沛霖、方柄,张作梅和柯俊等,研究与讨论建所事宜。经多次筹划,制定了一个筹建金属研究所的初步方案,包括所名,组织架构,主要任务与使命,基本规模与装备,以及所需经费等。当时方柄负责记录,1998年金属所45年所庆时由方柄夫人普希利捐献。这份建所规程上明确规定金属所的三项基本方针是研究金属材料的制造方法与性能;研究金属的基础理论和培养金属人才。此外在七项主要任务还包括:研究国防关键材料和规划全国性金属研究工作等。后来这份在英国制定的金属所规程像DNA一样,一直为金属所历届班子所奉行与传承。

  李薰认为要办好一个研究所最重要的有三个要素即:正确的研究方向(选题);精良的实验设备(资金);以及一流的人才。显然,在这三要素中尤以人才最为关键,无论科研方向的选择与设立,科研设备的选购或自制都必须靠人来完成。金属所早期来自国内外的科学家有:张沛霖,方柄,张作梅,庄育智(英国);葛庭遂,何怡珍,师昌绪,郭可信,斯重遥,吴鼎铭(美欧);梁树权,刘国钰,张绶庆,夏非,谭丙煜,曹子让,刘静宜(国内)等。他们后来均各自开辟学术领域,成为领军人才。另外还有两位:柯俊和姚洞槟,都是在英国就准备奔李薰来金属所的,但由于某种原因,未能成行。

  一个好的研究单位不但要能延揽和吸引天下英才,而且要建立一个好的学风,不断培养青年后续人才,激发他们的梦想与成功,后者更为重要。1951年开始,金属研究所陆续到分配一批青年大学毕业生,他们中有李铁藩,张子清,吴纹海,李有柯,俞焕钦,徐曾基,徐作华,张顺天,陈拱诗,万晓景,张振芳,戴受惠,王仪康,周本濂,王帧抒,陈继志,贺潜菊,刘宝昌,董连科,田德诚,叶帜才,杨克努,钱知强;还有辽宁工业检验研究所 :胡壮麒,徐萃章,张永刚,陈文绣等10多人。他们来自各种不同的专业,多数缺乏研究金属必备的专业理论和生产实践知识。针对这一问题,金属所制定了学习与培训计划。李薰亲自执鞭任教,为青年大学生开课。所内一批高级专家分工负责,先后开设“钢铁冶炼”、“压力加工”、“金属热处理”、“金属物理”、“光谱分析”等课程。在这些专业基础学习中均规定学习计划,指定专业书籍,并要求课程考试。为了学习苏联科学技术,需要科技人员掌握俄语,但当时懂俄语的人很少。为了解决这一矛盾,当时所里决定在一段时间内分批举办脱产的俄语速成班,突击学俄文。李薰自己带头参加学习,并考试公布成绩。经过三个星期的突击,多数人完成了俄文扫盲,能藉助字典阅读俄文专业资料。原苏联的名著:乌曼期基等著的《金属物理基础》就是这一时期由金属研究所组织翻译的,这本书对后来中国金属学的基础教育影响很大。

  为了推动全所科技人员的业务学习,1958年底,金属研究所制定了晋升助理研究员的三项条件:在规定期限完成专业必读书目(如物理冶金为乌曼期基等著的《金属物理基础》,冶金专业应为叶辛著《冶金物理化学》);掌握一门外语;以及必须具有独立开展研究工作能力(做一至二项完整的实际研究工作,并有书面报告)。195911月金属研究所在全所范围举办青年科技报告会和表演会,李薰经常参加各种报告会,并到图书馆,实验室等科研一线。当时全所好几百人,据说没有他叫不出名的人。通过了解第一手实际情况,可以直接发现青年人才,对有自己的新见解的青年人才可不经考试,直接提拔。在李薰的要求和带头倡导下,当时全所上下,你追我赶的学习热潮蔚然成风,通过实际任务的锻炼,形成一个人才辈出局面。

  解放初期新中国急需钢铁。到1951年,全国钢产量只有90万吨的水平,远远不能满足国防建设和国家工业化等多方面的需要。因此新中国第一个五年计划制定了以钢铁工业为主的国家发展指导方针。为此不但要大规模扩建鞍钢,而且要新建包钢,武钢等一大批新的钢厂。为了配合这一国家目标,当时金属所将提高钢铁质量作为全所的主要研究方向,并创造性的派出多支炼钢小分队,到几大钢厂边学习,边研究。他们活跃在炼钢炉前,与炼钢工人一起发现和解决了钢铁冶炼中出现的不少问题。例如鞍钢工作组解决了当时中厚钢材存在的分层(夹层)问题;抚钢工作组解决了1Cr13不锈钢钢锭的轴心裂纹问题;大钢工作组试验成功了电炉氧气炼钢技术,大大提高了电炉冶炼效率。这些技术经验向全国推广后,有力的提高了中国钢铁产品的质量和产量。同时通过这种来自生产一线的科研活动,也为金属研究所训练了一批富有实践经验的青年科研人员,他们后来多数都成为各个领域的研究骨干。此外,它还创立了一种应用型科研与生产密切结合的实践,即科研课题来自于生产实际,科研成果要经过生产实际的检验,只有如此,科研工作才能一直保持旺盛的生命力。同时它也回答了“谁提出问题?谁进行研究?谁进行评价?用什么标准评价?”等一系列问题。多年后,当国家大幅度增加科研经费后,却往往不见成果,举国上下一致质疑和探询“科研如何为国民经济服务”时,这一经验显得尤为珍贵。

  金属所建所时期主要为中国的钢铁工业服务,当时钢铁工业基础相当薄弱,一般技术人员既不了解钢中气体(尤其是氢)对钢铁质量的危害,更没有专门仪器测定钢中气体的含量;钢中夹杂物很多,又缺乏鉴别与控制技术。一些钢材检测技术还是一片空白。李薰在国外一直从事钢中氢的研究,深知钢中气体的控制对钢铁产品质量关重要。因此在金属研究所建所时,他就很自然的选择了金属中气体作为研究方向,主要包括:金属中的定氢技术;钢中的定氧技术;以及钢中夹杂物分析与鉴别技术等,由此在国内率先创立了这一学科。

  第一台定氢仪就是出自李薰画的草图,由陈文绣和任衡达(玻璃工)加工而成的。19537月第一套定氢仪做好后,安装在金属所;第二套定氢仪就送到鞍钢。为了推广定氢技术,金属所曾多次举办全国性的钢中气体学习班,为这一学科培训技术人才,协助国内许多单位(鞍钢,抚钢,大连钢厂,及中国科学院上海冶金研究所,中国科学院北京化学冶金研究所等)建立定氢仪。这一时期全国各地到金属研究所培训的技术人员有上百人,他们回原单位后都成为了技术骨干。由于监控和掌握了钢水冶炼过程中氢变化规律,澄清了冶炼钢水中氢的主要来源,冶炼方法和工艺规程对钢水中氢含量的影响和原因,对迅速提高中国合金钢质量起到了关键性的作用,尤其是高强度钢(如重轨钢等)。1956年金属研究所关于钢中氢的研究成果由李薰领衔获得中国科学院自然科学奖金 三等奖,这是新中国最早为自然科学家的学术成就颁发的科学奖。

  19562月国家调集了全国几百名科学家到北京,参加十二年科技规划编制。金属研究所李薰和葛庭遂赴京参加了这一工作。李薰还被任命为冶金科学技术方面的召集人,负责规划中国冶金科技事业的发展蓝图。在此之前,1955年底,李薰在科学通报上发表过一篇长文,阐述自己对冶金领域长远科研规划的意见,其中特别强调应当重点研究与发展适合中国自己资源特点(缺镍)的合金钢系统,包括合金元素在钢中的作用机理,使用效率以及元素替代问题;加强合金钢的基本理论研究,特别是纯金属的强度理论问题;金属腐蚀问题;用于航空及国防工业的高强度合金钢和高温合金;以及钛基(及锆基)合金等新材料等。这些意见和设想后来被均被列入《十二年冶金科技发展远景规划》,它们对中国冶金(材料)工业和科技的发展发生了深远的影响。1956614毛主席,周总理等党和国家领导人接见了全国科学规划委员会扩大会议的代表。在此期间毛主席在中南海怀仁堂接见了二钱一李(钱学森、钱三强、李薰),人民日报头版刊登了新闻,并配发了照片。

  1957年以后,金属研究所也逐渐转向以国防尖端材料为主要研究方向。研制的新材料包括合金钢、高温合金、难熔金属、热解石墨、金属陶瓷、原子能材料等;工艺方面有特种冶炼、精密铸造、压力加工、焊接、喷涂、气相沉积等;分析测试除原有的化学分析、气体分析、夹杂物鉴定、相结构分析等外,还建立了高温物理性能测试和无损检验等。学科方向逐渐明确为:金属学与金属物理;冶金过程物理化学与焊接冶金;金属腐蚀与防护等。先后在铸造高温合金涡轮叶片;分离铀-235的甲种分离膜;金属铀的真空精炼;原子能反应堆芯的制备;返回式人造卫星的钼蒙皮;卫星头部(烧蚀)材料; 高温钛合金;以及飞机的失效分析等方面做出了许多重大而关键性的工作。它们为中国独立自主发展自己的航空工业;以及第一颗原子弹爆炸成功;第一艘核潜艇;第一颗返回式人造地球卫星等作出了很大的贡献。今天,高温合金与钛合金的工作仍在金属所延续;而从事核材料的10室和15室已在60年代末期成建制的调离金属研究所。所里的一些老同志只知道当年李薰领着许多人从事铀冶金的工作,盛况空前,但其中的细节了解甚少,这期间上百名全所挑出来的技术骨干,日夜不停的苦干了10年,公开发表的只有一篇2页纸的论文。然而,金属所确实为国家拿出了真东西,那东西有力的支撑了一个大国的脊梁。想象当年工作的艰难,一代青年才俊,众多无名英雄,这其中又有多少李薰笑谈的指兔子,打兔子的往事。

  李薰才思敏捷,幽默诙谐,对一些事情常有妙语连珠且含义深刻。例如:三个不懂的凑在一起还是不懂;做研究工作最好是个傻子,只知道他的研究工作,别的啥也不知道;我们要搞工作,就得搞能写进教科书的工作,一个人一辈子能作一件“像样的工作”就够了;一个学生要失败倒不如在学校失败,省得到社会上参加工作才发现自己是个废物;靠权势,后台,当不成真正的科学家;逼着人们吹大话,夸海口说假话,极易造成浮夸,害人害己害了国家;要改造这个农村比制造原子弹还难等等。李薰的一生治学严谨,多有建树;秉性耿直,嫉恶如仇;平易近人,知人善任;一代师表,国之栋梁。他是金属所的首任创始人,为我们建立了一个优良的传统,性格和气质,它是金属所的灵魂;无论岁月流失,人员更迭,但这种传统将永在。

 
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