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中国材料科学的先驱——记一代材料宗师颜鸣皋先生

日期: 2014-12-10
浏览次数: 156
中国材料学先驱冲破阻挠回国研制多种航空合金


资料图:中国材料学先驱颜鸣皋先生

 

颜鸣皋是我国材料科学的先驱、著名材料科学家、金属物理学家、一代宗师、中国航空钛合金创始人、我国航空材料的奠基人。

新中国成立之初,颜鸣皋冲破阻挠回到祖国,把毕生精力献给了祖国的航空事业,为国防科技工业做出了卓越贡献。颜鸣皋致力于材料科学研究和航空材料技术体系建设,在钛合金、高温合金、铝合金、先进非金属材料、复合材料、疲劳断裂与寿命分析等领域取得丰硕成果,主持和指导了一批重要新材料及关键部件的研制,丰富和发展了合金强化、金属织构、疲劳断裂、寿命评估等材料科学理论,培养和造就了一大批材料科学与工程应用研究的杰出人才。

中国金属织构理论的先行者

颜鸣皋长期致力于物理金属和材料科学研究。早在1944年,他就担负了中央工业试验材料试验室的筹建工作。1947年,颜鸣皋于美国耶鲁大学研究生毕业时,发表了题为《金属加工织构研究》的论文。在这篇论文中,他采取理论分析方法,第一次同时对3种常见晶系的滑移系与加工织构作了推算,受到了国际冶金界学者的重视,并被英、美、德等国学者在织构专著中列为较完整和成功的织构形成理论之一,对金属加工织构的研究产生了一定的影响。1948年,颜鸣皋所进行的铝单晶横断弯曲试验研究工作取得新的进展,提出晶体塑性变形的显微弯曲新假说。

在美国切斯铜加工厂研究部进行纯铜加工与再结晶织构的研究时,他把X光掠射法应用于织构的测定,研究了微量杂质磷在固溶和化合物状态下对再结晶织构的影响,提出了独到的见解,并应用于指导生产实践。

颜鸣皋对织构理论的研究在国外引发了一定的轰动,他在对几种常见晶系的金属晶体结构类型、织构成长机理、织构控制及其在生产过程中的应用等方面开展了大量的系统研究后,完成了一系列论文和专著,给国内带来了长远的影响,也给今后织构研究者们提出了一系列新的研究课题和研究方向,如织构形成的动力学、形变带与织构的关系、合金元素对织构形成的影响关系、织构与材料性能的定量关系等。

中国航空钛合金研究的创始人

1949年,颜鸣皋获得工学博士学位后,接受美国纽约大学工学院化工系尼尔森教授的邀请,负责钛合金实验室的筹建工作,并在留学生钱定华的协助下,建立了一台可熔炼纽扣锭的小型真空非自耗电弧炉。期间,他们接受美国陆军部的委托,开展钛-碳、钛-氮平衡相图的研究。颜鸣皋承担的钛合金相图和加工织构的研究这两个课题当时在国际上还没有开展研究。不久,颜鸣皋的课题就取得了革命性的突破。他首次提出了关于钛合金的拉伸、压缩与轧制织构的晶格位向德学术报告,受到有关方面的高度评价,被一些钛合金的权威著作引用。

1951年颜鸣皋冲破重重阻挠回国,在北京工业学院(现北京理工大学)冶金系担任教授,1956年颜鸣皋参加了《1956-1967年国家科学技术发展远景规划纲要》的编写工作,他倡议的开展钛合金研究被列入了规划,是72个重点攻关项目之一,为我国钛合金的研究和发展开辟了一条康庄大道。

1956年,第二机械工业部航空工业局北京航空材料研究所(现在的中航工业航材院)成立。颜鸣皋在这里领导建立起中国第一个钛合金研究室,率领一批青年技术人员,自行设计、制造设备,建立了非自耗电极真空电弧炉和7.5公斤自耗电极真空电弧炉,并于1958年成功熔炼出我国第一个3公斤的钛合金铸锭,标志着中国有了自己的钛合金。之后,颜鸣皋又自制了真空自耗电弧炉,提高了钛合金的研制水平,并在实践中培养出我国第一批优秀的钛合金研究人员。

中国航空高温合金

应用基础研究的奠基者

20世纪60年代以来,苏联、美国等世界发达国家的航空发动机采用镍基高温合金的研究进入了快速发展期。为了加强国内金属应用基础理论研究,颜鸣皋出任航材院金属物理研究室主任,领导高温合金的应用基础研究。他与陈学印共同在《金属学报》上发表了《镍基合金的强化》的综合评述,并根据镍和其他元素的院子半径差、晶体结构和电子层构造,分析了各种合金元素在镍基合金中的存在状态及强化序列,评述了高温合金强化机理,对中国正在开展的高温合金研究工作起到了促进作用。

颜鸣皋在任北京航空材料研究所总工程师后,指导并参与了航空用高温合金材料的应用和基础研究工作,并指导硕博士研究生开展了高温蠕变机理、蠕变-疲劳交互作用机理、高温抗氧化机理、高温下析出相形成与影响机制等方面的研究,取得了丰硕的研究成果。

中国航空金属材料

疲劳与断裂研究的创立者

20世纪70年代以来,由于断裂力学和新型检测技术的发展和应用,航空产品结构与部件的设计已由传统的强度设计、疲劳设计发展到断裂设计和损伤容限设计。为了保证新机种设计的需要,颜鸣皋组织和领导固体力学和材料物理两支队伍,采取宏观力学与微观分析相结合,开展金属材料疲劳与断裂方面的应用基础研究和应用研究,取得了一些重大研究成果。其中,他对第一、第二阶段裂纹扩展的物理模型,首次归纳为双滑移、裂尖钝化和再生核机制,得出了疲劳裂纹扩展的一般表达式,并阐明了组织结构、应力比、表面状态和环境介质等因素的影响规律,撰写了《金属疲劳断裂微观机制》一文。

与此同时,颜鸣皋还培养造就了一批技术骨干,使航材院在材料疲劳与断裂研究方面处于国内领先地位,在国际上也享有一定的声誉,1989年,颜鸣皋被全国失效分析委员会授予“全国有突出贡献失效分析专家”。

从金属织构理论到航空钛合金研究,从航空高温合金应用基础研究到航空金属材料疲劳与断裂研究,颜鸣皋用矢志不渝的爱国情怀和求真务实的科研态度,在航空材料研究的大道上,留下了坚定的脚印,这就是颜鸣皋——一个用特殊材料铸就的辉煌人生。

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