杏彩体育平台app·【CAA口述历史】我国粉末冶金与先进陶瓷专家——葛

时间：2024-03-16 20:42:22 来源：杏彩体育官网app 作者：杏彩体育官网登录入口

　　秉承尊重历史、以史为鉴、弘扬传承的理念，中国自动化学会于2015年特别打造“口述历史”系列访谈栏目，走访学会和自动化学科发展息息相关的老一辈科学家，探寻心灵深处的记忆，记录心路历程的点滴，为当代自动化领域科技工作者了解历史、传承老一辈科学家的宝贵科学思想和精神财富提供有益借鉴。

　　本期学会采访的是葛昌纯院士。葛昌纯，中国科学院院士，北京科技大学材料科学与工程学院教授、粉末冶金与先进陶瓷研究所所长。他是著名的核材料、粉末冶金和先进陶瓷专家，是制造、氢弹关键材料-浓缩铀-235复合分离膜制备技术的专题负责人，为我国“两弹一星”事业作出了重要贡献。

　　葛昌纯原籍浙江平湖。1934年3月6日出生于上海。当时的葛氏是平湖的望族之首，葛昌纯的父亲葛嗣浵弃官南归，继承祖辈遗志，兴文办学，将其父在世时所创建收藏书画的“传朴堂”苦心经营，使原来藏书的10万余卷增至40万余卷，其中宋版善本与海内孤本达4000余种，尤以地方志为多，蔚为壮观。因藏书甚富，于1899年在宅第旁侧新建藏书楼一座，名为“守先阁”，与宁波的天一阁、南浔的嘉业堂并称为“江南三大藏书楼”。1902年，葛嗣浵在葛家老宅创办稚川学堂，开平湖现代教育之先河，培养了众多名家，影响深远。

　　本应在平湖长大、接受教育的葛昌纯，却因日寇侵华而彻底改变了命运。葛宅、稚川学堂和藏书楼毁于一旦，葛嗣浵因气愤而病故。1937年，年仅三岁的葛昌纯跟着母亲和哥哥逃难到上海，和他的姐姐离别7年后才在上海重逢。因生活极度艰难，不得不在上海辗转了四所学校，才完成了小学学业。生活虽然艰难，学习的过程虽然波折，但却更加坚定了葛昌纯从父亲身上学到的“教育兴国”的文化信仰。凭着坚韧的意志、出色的表现，葛昌纯陆续考入名校南洋模范中学和省立上海中学，为今后的科研工作打下了坚实的国语、英语、数理化基础。

　　为尽早工作贴补家用，葛昌纯在高二结束后参加了高考，并一举成功考取了唐山交通大学（即今西南交通大学）化学工程系。在著名冶金学家邹元曦（毕业于稚川学堂，平湖第一位中国科学院院士）的鼓励下，怀揣着对母亲和兄姐辛苦养育的感念，对国难频仍的痛心，以及对这个百废待兴国家未来的憧憬，葛昌纯踏上了北上求学之路。1949年，年仅15岁的他，成为新中国培养的第一批大学生，也是全校年纪最小的学生。

　　在与冶金系学长许晋堃的交往中，葛昌纯对冶金发生了浓厚的兴趣，并于一年后转入冶金工程系学习。凭着勤奋的态度和热爱的心灵，他分秒必争，如饥似渴，取得了非常优异的成绩。因第一个五年计划需要，国家规定全国高校原定1953年7月毕业的学生一律提前一年毕业。葛昌纯以三年时间完成了四年的课程。毕业后由国家统一分配到重工业部综合工业试验所（今钢铁研究总院的前身）冶金室工作。自此，葛昌纯抱着“科技报国，实干兴邦”的坚定信念，开启了与材料结缘的一生。

　　从童年到青年，葛昌纯经历了日寇侵华、抗战胜利和新中国成立，国仇家恨、时代的变革与他个人命运紧密相连，“改变国家命运”的理想根植于他的骨肉里，构建了他一生勤奋、顽强和坚韧的生命骨骼。

　　铀-235是核工业必不可缺的核燃料。制造、氢弹需要90%以上浓度的铀-235。气体扩散法是上世纪六十年代当时唯一工业化的浓缩铀-235的方法。而分离膜是的气体扩散法浓缩铀-235的核心元件。分离膜制造难度极大，当时只有苏联、美国、英国掌握其制造技术，为国际绝密技术。1959年末，苏联赫鲁晓夫撕毁中苏协议，撤退全部苏联专家，带走几乎全部资料。1960年6月中央通过冶金部分别向中科院上海冶金研究所等单位和冶金部钢铁研究总院粉末冶金室（即四室）等单位下达研制用于气体扩散机级联粗料端的管状单层甲种分离膜和用于气体扩散机级联精料端的片状复合乙种分离膜的任务书。年仅26岁的葛昌纯临危受命，作为四室五人核心组的成员，被任命为浓缩铀-235的核心元件-复合分离膜的专题负责人。带领一支平均年龄不到25岁的青年队伍，日夜战斗在科研攻关的第一线。

　　没有资料，没有设备，从何处开始研究？他一边调查阅读文献，一边带领专题组同志们做实验。为了寻找有关分离膜的文献，葛昌纯几乎跑遍了北京的图书馆、情报所和大书店。为了看懂发达国家的论文和发明专利，他自学日文、德文、法文，经常一手拿着字典，一边看着资料，一边记笔记。白天在实验室做实验，晚上在家里看文献。通过无数次的实验和计算、推导，经历实践、失败、总结、再实践、再失败、再总结…直到成功。葛昌纯在国际上首次提出和系统建立了反映分离膜结构参数与性能参数关系的数学模型和反映复合分离膜性能参数与结构参数和各层性能参数与结构参数关系的数学模型，为研制成功乙种、丁种、戊种和己种复合分离膜奠定了坚实的理论基础。他首次提出和实现了由20道粉末冶金新技术工序组合而成的制造复合分离膜的技术路线，奠定了我国制造复合分离膜坚实的技术基础。1964年6月，钢铁研究总院粉末冶金室率先研制成我国第一种分离膜—乙种分离膜，满足了我国制造、氢弹、核潜艇和核反应堆的急需。1965年，葛昌纯被任命为乙种分离膜生产总指挥，带领600多人的科研生产团队，在两年时间内完成了乙种分离膜的全部生产任务，为我国“两弹一艇”事业做出了开创性、历史性的贡献。1966年国庆节，应国务院邀请葛昌纯作为对社会主义建设作出重要贡献的科技工作者，登上了城楼观礼，见到了毛主席、周总理等党和国家。在观礼前，张爱萍上将为在分离膜事业上作出重要贡献的葛昌纯和王承书摄下了珍贵的照片。

　　国务院国防工业办公室和中央国防工业部先后于1963年和1967年发来贺信指出：“实验证明乙种分离膜性能良好，能够满足生产使用需要。这就为我国自力更生地发展原子能事业作出了重要贡献。”“这一任务的完成是你们所取得的巨大成果，是对我国国防工业建设作出的重要贡献。”

　　1978年葛昌纯作为第一完负责完成的“戊种分离膜的制造技术”获得冶金部科技成果二等奖，出席“全国冶金工业学大庆会议”，受到党和国家的接见。1985年葛昌纯作为第一发明人的“乙种分离膜的制造技术”获国家发明奖一等奖；1988年葛昌纯被国家人事部评为“有突出贡献的中青年专家”；1990年国家教委和国家科委授予他“全国高校先进科技工作者”称号；2020年中国核工业集团有限公司授予葛昌纯院士“核工业功勋奖章”和“核工业功勋人物”荣誉证书，荣登“核工业功勋人物榜”。

　　这些经历让葛昌纯深深地认识到，核心技术是买不来的，必须靠自主创新。科研人员要坚持艰苦奋斗、自力更生，要敢于挑战科学难题，以科技创新服务于国家战略需求，为全面建成社会主义现代化强国提供有力支撑。

　　在液相烧结（Liquid Phase Sintering, LPS）基础研究方面，W.D. Kingery的经典液相烧结理论并没有考虑真实压块中液相在固体颗粒间的分布是不均匀的这一事实。研究液相的流动和分布以及隔离孔被液相的充填过程是研究LPS机制的一个重要命题。葛昌纯通过系统研究Fe-Cu合金真实压块中烧结条件、铜含量、铁粉颗粒大小和成型压力对LPS时孔封闭过程的影响，首次提出除颗粒重排、溶解析出外，液相流动、重新分布和充填孔隙是LPS致密化的重要机制之一。“Fe-Cu合金液相烧结的研究” 第一次发表在Proc.1984 Int.Powder Metallurgy Conf.(modern Development in Powder Metallurgy Vol.14)。1997年，A．Martensen的试验结果印证了葛昌纯的理论分析。

　　高比重合金由于其高密度、高模量、优良的力学热学和吸收辐射能力，在穿甲弹、陀螺仪和防辐射等方面有重要的军事用途。虽然早在1938 Smithells等已报道了对此类合金的研究。但值得注意的是，不仅在烧结机制上长期以来存在着争论，甚至在烧结诸因素对合金力学性能的影响上也存在着截然相反的实验结果，这是材料学家的一个研究热点。葛昌纯系统研究了重合金90W-7Ni-3Fe液相烧结机制和热致密化诸工艺因素对显微结构、断裂模式及力学性能的关系，首次在重合金上采用无包套亚固相线热等静压工艺，提出了重合金冷却速率敏感性的机制以及真空处理、热等静压显著提高重合金力学性能的机制是氢由相界的去除和相界结合力的提高。他关于重合金液相烧结研究的论文中提出的主要结论在1984—1992年间曾九次被国际权威杂志（Metals Trans., J.Mat.Sci.，alkunde等）和国际著名粉末冶金专家R.M.German, H.Danninger等所引用、肯定或跟踪。

　　为了研制复合分离膜，建立起了我国最早的纳米材料实验室。当时所建立起来的一系列制取纳米级超微粉末、材料的工艺和测定纳米量级孔径分布的多种方法至今仍有重要的科学价值。

　　1962-1965年，葛昌纯为了研制乙种分离膜的需要，提出和实现了一种适用于在空气中自燃的纳米磁性金属粉末的高压静电上粉工艺，解决了纳米金属粉末团聚及在高压静电场中的自燃问题，在国际上首次将此项新技术应用于纳米金属与合金薄膜的批量生产。

　　上世纪七十年代初，为了研制丁种分离膜，葛昌纯提出和实现了用乙烯丙酮铜在流态化床中包复镍粉形成核壳结构的纳米镍铜合金粉末的新技术。在857厂实现了产业化。

　　3.上世纪70年代葛昌纯领导完成了提高我国还原铁粉质量和全面改造铁粉生产技术的系统研究，为在武钢建立起我国第一个现代化铁粉生产基地奠定了基础

　　我国钢铁粉末冶金落后的一个重要标志是铁粉生产技术落后和铁粉质量低。为改变我国还原铁粉生产技术落后面貌，葛昌纯在上世纪70年代组织钢铁研究总院、天津粉末冶金厂和北京首钢设计院三结合团队，对天津粉末冶金厂的铁粉生产工艺进行全面技术改造。葛昌纯和王泽田、吴思俭、艾明显、王立、刁丽双、高一平等深入天津粉末冶金厂第一线，从改进大隧道窑的加热保温冷却制度着手，对全部生产工序逐个进行技术改造。他提出取消一次性的瓦罐，首次在国内实现了隧道窑装卸SiC罐半连续化生产，建起了国内第一台用分解氨作保护气氛的带式二次还原炉，使我国的还原铁粉质量达到国际先进水平。

　　他向冶金工业部提出在武钢等大钢铁联合企业建立十个现代化还原铁粉生产基地，该建议得到国家计划委员会和冶金工业部的支持。他积极支持武钢铁粉厂厂长李森蓉为在武钢建立我国第一个现代化铁粉基地而努力。在葛昌纯等的铁粉生产技术研究成果和他组织起来的设计队伍的基础上，武钢很快建立起我国第一个现代化还原铁粉生产基地，其铁粉质量和品种均达到国际先进水平。

　　葛昌纯将自己在还原铁粉和雾化钢铁粉末领域所取得的成就总结在他和韩凤麟合著的《钢铁粉末生产》一书中。国际著名粉末冶金专家H. Fischmeister在评价此书时指出：“该书取材新颖，在国际同类书中还没有可与之相比的”。

　　高性能粉冶合金钢对于我国粉末冶金事业具有战略意义。葛昌纯在上世纪七十年代初起开展了用包套粉末热挤压技术制备粉末高速钢A32的研究。实验表明，虽然合金元素高达32%，但热塑性非常好。作为专题负责人，和王洪海、曹勇家等率先在国内开展了粉末高速钢T15的研究，在国内首先研制成功全密度、无偏析、使用寿命为熔炼高速钢M42的3-7倍的粉冶超硬高速钢T15。他和汤新章、孙向东以18W4Cr1V高速钢废削作原料、用粉末锻造技术制备成功插齿刀，在东北某厂实现产业化。葛昌纯提出和组织与北京特殊钢厂王品一课题组合作，在北京特殊钢厂建立起了我国第一台用预应力钢丝缠绕的热等静压机。此项成果获1978年全国科学大会奖。1986年葛昌纯到北京钢铁学院工作后又提出并实现了与钢研总院、川西机器厂合作，建立起了我国第一台双2000(2000℃，2000大气压)热等静压机。对于提高我国的热等静压技术，开发高性能材料和制品具有战略意义。葛昌纯和夏元洛一。