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大师风采

材子风华,闪耀冶金灯塔——记粉末冶金专家、中国科学院院士葛昌纯

葛昌纯,浙江平湖人,1934年3月生于上海,北京科技大学教授,粉末冶金和先进陶瓷专家。1952年毕业于唐山交通大学冶金工程系物理冶金专业;1952—1984年在冶金工业部钢铁冶金总院先后在冶金室、压力加工室、粉末冶金室担任专题负责人、高级工程师、研究室副主任;1960—1984年负责研制用于生产浓缩铀-235的孔径为纳米量级的复合分离膜,创建起中国第一个比较完整的纳米材料实验室,是国家一等发明奖“乙种分离膜的制造技术”的第一发明人;1980年10月—1983年4月,作为德国洪堡基金会研究员在Max-Planck材料科学研究所和柏林工大非金属材料研究所从事粉末冶金和先进陶瓷研究,获Dresden技术大学工学博士学位;1985年起在北京科技大学从事研究和教学工作,由副教授晋升为教授、博士生导师。1988年被人事部评定为“国家有突出贡献中青年专家”。1990年被国家教委和国家科委评定“全国高校先进科技工作者”。2001年当选为中国科学院院士。2004年当选为世界陶瓷科学院院士。

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“束发读诗书,修德兼修身。”

“仰观与俯查,韬略胸中存。”

“躬耕从未忘忧国,谁知热血在山林。”

“两弹一星”临危受命,粉末冶金、先进陶瓷殚精竭虑,材料报国追求第一,执鞭教坛呕心沥血。探赜求隐,阐幽发微,志行诚笃,勤奋探索。葛昌纯沉潜学术树立科学巨塔,高风亮节绽放导航之光,引领莘莘学子扬帆起航,乘风破浪。

漫漫求学艰难路

葛昌纯于1934年出生于上海,原籍浙江平湖。祖父葛金烺为晚清进士,曾任刑部主事和户部郎中,以精通书画辞赋、博学多才而著称。他在家乡创建了葛氏传朴堂,收藏研究大量中国古代书画善本。父亲葛嗣浵立志教育事业,生前创办了平湖历史上第一所现代意义的中学—稚川学校,培养出不少优秀人才,其中就有后来成为平湖第一位中科院院士、全国人大代表的邹元燨先生。父亲一生还将葛氏传朴堂发扬光大,一度达到藏书四十余万卷的鼎盛规模,成为浙江三大藏书阁之一,为地方文教事业做出了重大贡献。在父亲重视培养人才、崇尚传统道德文化的思想熏陶下,葛昌纯从小就懂得要用功读书,要忠孝仁义,要奋斗创业。

抗战初期,父亲病逝,又正值国难当头,日寇占领平湖。葛宅、葛氏传朴堂藏书阁毁于一旦,数十万卷带有葛氏传朴堂印章的珍贵画卷和藏书遭内贼抢劫,散失各地。全家老小顷刻间流离失散。母亲赵曼影孤身一人带着葛昌纯和比他大九岁的哥哥葛昌权逃难到上海,姐姐葛昌琯被亲戚带到浙江丽水,全家在七年后才得以重逢。在家破人亡之际,赵曼影仍不忘教育子女要好好读书、奋发图强。在最艰难的时刻,她以中国优秀妇女特有的坚韧顽强精神,忍辱负重,历尽千辛万苦,最终把三个子女全部培育成才。

幼年时期这段国恨家仇的苦难经历,使得岳飞“精忠报国”、“还我河山”的誓言和富国强民的愿望深深扎根在葛昌纯幼小的心灵里,从此赤诚报国成为他一生之所向。而对于帝国主义、汉奸、叛徒和内贼他深恶痛绝,从小就形成了疾恶如仇、爱憎分明的性格。

由于家庭穷困、颠沛流离多次迁徙,葛昌纯从小学到高中经常变换学校。在哥哥的引导下,他始终成绩优异,多次破格跳级,并考入了当时最好的中学。在葛昌纯的回忆中,对他影响最大的有三所学校:先是圣约翰青年中学,为他打下了较好的中、英文基础;接着在南洋模范中学,他打下了扎实的数学基础;最后是名师会聚的江苏省立上海中学,他在这里得到了全面的锤炼。南洋模范中学以赵型老师为代表的数学老师培养了学生对数学的浓厚兴趣,把“一元二次方程两个解”编成歌曲的教学方法令葛昌纯至今记忆犹新。之后求学的江苏省立上海中学是当时上海录取难度最大的中学(100∶1),这里集聚了一大批一流教师,新中国成立后朱凤豪、余元庆、余元希、徐子威等都成了大学教授。化学教师徐子威每次上课都要把大教室的两块大黑板写满,这使得学生们不得不一边仔细聆听一边抓紧抄写。葛昌纯爱做笔记的习惯就是在这时养成的。毕业工作后不久,他用过的笔记本就积累了足足半米高。

1949年5月,上海解放,短短几个月上海发生的翻天覆地之变使葛昌纯看到了共产党的伟大和新中国的希望。仅15岁的葛昌纯考取了唐山交通大学冶金工程系,是全校年龄最小的学生。当时的冶金工程系云集了一批国内冶金界的著名学者,包括英国皇家学会会员、系主任张文奇和留美回国的吴自良、林宗彩、章守华、朱觉和自学成才的徐祖耀教授。张文奇、林宗彩和朱觉教授讲课深入浅出,他们教授的有色金属合金、高炉炼铁、平炉炼钢和电炉炼钢让葛昌纯至今不忘。由于第一个五年计划急需人才,国家要求1952年在读大三的学生提前毕业。为了将四年的课程在三年内上完,章守华教授承担了最重的教学任务—教授两门主课“钢铁合金及热处理”和“压力加工”,他的勇挑重担和严谨治学精神深深影响了葛昌纯。章守华教授也因此成了葛昌纯一生学习的楷模。徐祖耀教授以刻苦自学著称,教授葛昌纯“冶金原理”。在这些名师的教诲和熏陶下,葛昌纯在大学时期就打下了坚实的物理冶金和化学冶金基础,不仅学到了如何从冶金学、材料学的角度分析处理技术问题,更领悟到了为人、治学、做事的人生哲理。

新中国成立初期的唐山交大,不仅有以罗忠枕教授为代表的严谨治学名师,还有着浓厚的政治氛围。葛昌纯在那里不仅受到了系统的马列主义、毛泽东思想和中国革命史的教育,从思想理论上真正认识到只有中国共产党才能救中国的道理;而且通过抗美援朝运动和两次参军参干运动,从思想上摆脱了独善其身的旧人生观的束缚,初步确立了革命的人生观和世界观。1950年底,葛昌纯加入了中国新民主主义青年团,在这所共产主义大学校里他的思想水平得到了进一步提升。

少年立志,坎坷求学,风尽管猛烈,浪尽管汹涌,终乘风破浪,历练一双鹰翅飞越了沧海。

宝剑初砺见锋芒

毕业以后,葛昌纯被分配到钢铁工业试验所(后更名为钢铁研究总院)冶金室工作。室主任是留美归来的合金钢专家孙珍宝教授,他是个很重视应用和实践的冶金学家,他认为像葛昌纯这样刚毕业的大学生应首先到工厂去实习和工作,积累实战经验。于是自1953年初直到1954年国庆,葛昌纯一直在抚顺钢厂(当时我国最大的特殊钢厂)进行实验研究和实习,经常与工人们一样倒班和操作。在和工人同吃、同住、同劳动的经历中,葛昌纯积累了丰富的经验,和工人同志们产生了深厚感情。

在此期间,葛昌纯作为技术骨干实际负责了当时冶金工业部钢铁局组织的、钢铁工业试验所和中科院金属所参加的钢坯高温快速加热研究。在这项研究过程中,他除了完成原来苏联专家建议的钢坯快速加热试验任务外,还把研究的对象从钢坯扩展到钢锭,并研究了避免造成钢锭高温快速加热时产生裂纹的条件,包括钢种、钢锭尺寸和决定钢锭中残余应力的浇注工艺参数。根据这项研究,抚顺、大连等特钢厂都把钢坯高温快速加热纳入操作规程,大大缩短了钢坯的加热保温时间和节约能源。在抚顺钢厂工作的后期,葛昌纯参加了以耐热钢эи435、эи437为主体的一系列新钢种的试制研究。葛昌纯回忆说:“我在毕业后完成的第一阶段的研究任务,反映出我在唐山交大学习时确实打下了比较扎实的冶金学和材料学基础,培养了较强的独立工作能力。”

在生产第一线实习和科研的一年半,使葛昌纯从一开始走上科研道路时就感悟到科技对生产力的巨大推动作用,也从此致力于用科学研究去解决国民经济中的实际问题。回北京后,他接受了筹建压力加工研究室和所里最早的、颇具特色的锻钢和轧钢实验车间的任务。之后,在短短两年内,他就和孙国英、赵量同志一起完成了774厂一批磁性合金的国产化研究课题,还和何忠治同志完成了热轧硅钢坯通过脱碳提高硅钢片磁性能的研究。1956年葛昌纯作为代表出席了冶金工业部社会主义建设积极分子大会。

经过党的多年培养,由季希一、靳满振两位同志作为介绍人,葛昌纯在1956年国际劳动节前夕光荣地成为一名共产党员,从此他决心把自己的一生献给壮丽的共产主义事业。

在反右整风运动中,葛昌纯成为冶金工业部第一批被下放的干部,被下放到河南郑州郊区祭城农村插队。插队期间,他亲眼目睹了当地严重的虚假浮夸作风和种种不科学的“昼夜不停”运动。一种“忧国忧民”的责任感促使他毅然执笔,与黄孝遐、孙学范两位钢铁研究总院同事在郑州市下放干部代表大会上联名贴出了一张名为《如此昼夜不停》的大字报,针对当时严重的浮夸风提出了强烈质疑,说出了真话。不料在大会上他们遭到郑州市委组织代表们的强烈批判。葛昌纯所在大队的两位延安干部也受到了牵连—中队长余中被错误地戴上了“右派分子”的帽子,大队长莫余平在反右倾运动时也遭到了错误的批判。

一年多插队和参加各地“大炼钢铁”运动的经验,使葛昌纯得以深入河南、湖北等省的广大农村。一方面深刻理解了我国人口多、底子薄、广大人民群众渴望摆脱贫穷落后面貌的基本国情,增进了与劳动人民的感情;另一方面通过受到错误批判的经历深刻认识到浮夸风对我国社会主义建设的严重危害。尽管如此,他并没有因此而畏缩,反而更加坚定了说真话、实事求是的勇气。

1960年葛昌纯被调到新成立的粉末冶金研究室从事耐高温涂层和粉末冶金新材料的研究。他和同事们开展了当时属于国际新技术的“等离子体喷涂等多种技术制备耐高温涂层”的研究,以及用CVD工艺在Mo基体上制MoSi2涂层,使Mo的抗氧化性能提高到1600℃保温100小时而不被氧化。后来又先后开展了Fe-Si-Al软磁合金、Ni-Zn软磁铁氧体、Mn-Zn硬磁铁氧体和耐10000℃高温烧蚀材料的研究。1959年他被评为全院先进工作者,获一等奖。可惜当时的工作受浮夸风的影响,强调的重点仅仅停留在“向党献礼”上,并没能深入研究下去,也未能在生产中得到应用,这让葛昌纯十分惋惜。

20世纪60年代末到70年代初,葛昌纯又先后三次被下放到“五七”干校云南草坝和河南淮阳等地。在草坝他曾经一度带领小队承担在悬崖上点炮炸山和排除哑炮的任务。“一不怕苦,二不怕死”,葛昌纯争着去排除分散在宽阔山坡上的哑炮。当时环境下的劳动锻炼,虽然是以时间和精力为代价的,但葛昌纯将这些劳动锻炼的经历视作是对自己意志的磨炼,视作是自己一生的宝贵精神财富,促使他在后来的科研攻关中不管多苦多累,都毫不退缩、勇往直前。

梅花苦寒而孕幽香,宝剑磨砺愈见锋芒。历经磨难不言弃,正因为自己是一把利剑,葛昌纯相信终有一日会见锋芒。

“两弹一星”建功勋

在葛昌纯的前半生中,最难忘的是有幸于1960—1980年期间临危受命,负责中央下达的紧急任务—“乙种分离膜的研制和生产”,并为打破超级大国的核垄断建立了赫赫功勋。

乙种分离膜是用以浓缩铀235的气体扩散法的核心元件。不论是制造原子弹、氢弹还是建造核潜艇、核裂变反应堆都需要用铀235。但铀235在天然铀中含量只有0.7%,要使铀235浓缩,必须采用当时核大国唯一已工业化的气体扩散法,而此法的技术核心就是分离膜。制造分离膜是一项技术难度极大、涉及多学科的尖端技术。当时只有英、美、苏三国掌握了这一技术,但是都被列为重大国防机密,苏联一度视分离膜为“社会主义阵营安全的心脏”,我国科研队伍并不掌握其中的核心技术。1960年,赫鲁晓夫撕毁中苏协议,断绝了对我国的分离膜供应,使我国核工业面临夭折的危险。因为中国不会制造分离膜,有的苏联专家撤走前曾说中国的核工业将成为一堆废钢烂铁。在危急的形势下,中央于1960年4月分别向中国科学院和冶金工业部下达了研制分离膜的紧急任务,由中国科学院冶金研究所负责研制甲种分离膜,由冶金工业部钢铁研究总院负责研制乙种分离膜。这两种膜在当时都是必需的、缺一不可的。

在冶金工业部部长吕东同志为首的部党组、钢铁研究总院党委书记兼院长陆达同志为首的院党委、以粉末冶金室(即四室)支部书记兼主任蒋百范同志为首的核心组的坚强领导下,在原子能研究总院615所钱皋韵研究员团队和504厂刘广总师团队的大力协作下,葛昌纯作为粉末冶金室核心组成员和专题负责人,在没有专家指导、资料短缺、设备不足、物质匮乏的条件下,与同事密切合作,共同奋战。为了打破超级大国的核垄断、振兴中华,他同四室团队大力协同,在中南工学院(今中南大学)派出人员的积极参与下,不畏艰险,不怕剧毒,不怕苦、脏、累,不分昼夜地战斗在分离膜研制的第一线。经过无数次的实验、推导、计算、总结,他和四室团队攻克了一系列技术难关,终于提前完成国家急需的乙种分离膜研制任务。

当时,参加乙种分离膜研制人员的平均年龄只有二十多岁,都是新中国成立前后国家培养出来的技术骨干,彰显着青年队伍在党的领导下众志成城、无坚不摧和敢于承担艰巨任务的勇气和能力。国务院国防工业办公室和中共中央国防工业政治部先后于1963年和1967年发来贺信:“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做出了重要贡献。”“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做出的重要贡献。”这是对全体参加乙种分离膜研究工作同志的巨大鼓励和肯定。后来实验室又相继完成了丁种、戊种、己种等一系列复合分离膜的研制任务,为祖国的原子能事业继续增光添彩。

从任务带学科的角度看,乙种分离膜是我国研制成功的第一种纳米复合多孔薄膜材料和器件,为我国纳米复合多孔功能材料的研究奠定了理论和技术基础。在这项任务中,葛昌纯和四室同志们创造了一系列制备纳米金属、合金和陶瓷粉末的先进工艺,更新了成型和烧结技术,提出了新的纳米粉末和材料的检验方法,为粉末冶金理论和科研应用做出了重大贡献。

在乙种分离膜的研究中,葛昌纯的研究集体和他本人曾多次受到国家和院、部的奖励。1962年他因乙种分离膜工作获全院先进工作者一等奖;1965年被评为全院先进个人、全院标兵。1966年国庆节被国务院邀请作为对社会主义建设做出重要贡献的科技工作者登上天安门城楼观礼,见到了毛主席、周总理等党和国家领导人。

党的十一届三中全会以后,在1980年召开的全国科学大会上,乙种分离膜项目得到全国科学大会奖;1985年在乙种分离膜运行正常20年之后,国防科工委和国家科委批准这个项目为国家发明一等奖,发明者共有葛昌纯、王恩珂、赵施格、钱皋韵、蒋伯范、赵维橙等28位,其中葛昌纯是第一发明人。在完成乙种分离膜研制任务中,他和四室同志们创建了我国第一个比较完整的包括金属和非金属粉末合成、材料制造和性能检测的纳米材料实验室。作为专题负责人,他分析推导了复合分离膜的一系列特性参数和结构参数之间的关系式,提出了一条独特的制造复合分离膜的工艺路线。乙种分离膜的研制成功为研制后续性能更高的丁种、戊种和己种等复合分离膜奠定了理论和技术基础。作为第一发明人,在乙种分离膜的九项发明权限中,葛昌纯拥有六项。1967年4月,由二机部和冶金工业部联合召开的674会议决定由钢铁研究总院研制成功的丁种分离膜取代由中国科学院冶金研究所研制成功的甲种分离膜,此后我国的气体扩散厂使用的全部分离膜品种都是钢铁研究总院研制成功的品种。1977年葛昌纯又因分离膜研究的贡献被评为全院先进科技工作者,出席了全国冶金工业学大庆会议,受到华国锋、邓小平等党和国家领导人的接见。1978年以他作为第一完成人的“戊种分离膜的制造技术”获冶金工业部科技成果二等奖。

葛昌纯把一生中最宝贵的青春年华献给了“两弹一星”的崇高事业,为分离膜项目倾注了大量的心血。他说:“我为这些成果能够最终为祖国的国防现代化贡献一份重要力量,感到无比的欣慰和自豪!”

粉末冶金苦钻研

1962—1965年间,葛昌纯提出了一种适用于超细金属粉末的新静电上粉工艺,并和孙焕仁、郑国樑等同志合作解决了超细金属粉末团聚及在高压静电场中的自燃等问题,在国际上首次将此项新工艺应用于纳米金属或合金薄膜的批量生产。

我国镍产量和需要量之间缺口甚大。为提高我国的镍产量,必须打破常规,尽量采用先进技术。1972—1974年间,葛昌纯领导的研究组成功地进行了以羰基合成分解技术由镍冰铜提取镍的研究。研究结果表明:用金川低冰镍经氧气顶吹转炉吹炼后得到的低硫铜镍合金可以在较低压力和温度条件下(10MPa,160℃)合成羰基镍,提取率达85%—95%。这一技术显著提高了金属回收率,超过了电解精炼一次提取率60%的水平。在此期间,葛昌纯创造了以乙烯丙酮铜作为前驱体和流态化床CVD技术在超细镍粉上包覆铜的新工艺,并使得这一技术在生产上得到应用。

接着,他又开始着手粉冶高速钢的研究,和王洪海、曹永佳等专题组同志们一道在国内首先成功研制了全密度、无偏析、使用寿命为熔炼高速钢3—4倍的高性能粉冶高速钢T15,开拓了我国高性能粉冶合金钢和粉末热挤压的研究领域。与此同时,他还同时和胡云秀、葛立强、相樟祥等同志研制成功气雾化法和水雾化法制备合金钢粉末,并和孙向东、汤新章同志首次研制成功粉末热锻高速钢插齿刀并实现了产业化。

葛昌纯不仅埋头在科学实验的第一线,还时刻关心着生产线上的工人们。在去天津粉末冶金厂考察还原铁粉生产情况时,他发现工厂的劳动条件极差,粉尘浓度超标,严重危害工友的身体健康。于是,他下决心结合日本川崎制铁所的先进技术,和高一平、俞燮庭、罗厚智、吴思俭、佟伟等同志开展提高还原铁粉质量的研究,并与天津粉末冶金厂和首钢设计院合作,对天津粉冶厂的铁粉生产工艺进行全面技术改造,提高铁粉质量,为工友创造一个优良的工作环境。葛昌纯组建攻关组,深入天津粉末冶金厂一线,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,终于解决了还原铁粉质量不高、工作环境差的状况。在研究中,他的攻关组取消了一次性的瓦罐,首次在国内实现了SiC罐的半连续化生产和还原铁粉的二次还原,使我国的还原铁粉质量达到了国际水平。

随后,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铁粉生产基地,建议得到了国家计委和冶金工业部的支持。于是,葛昌纯开始投入到另一个征程中,为在武钢建立我国第一个现代化铁粉基地而不懈努力。

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。”

1976—1980年间,葛昌纯开始了氮化硅基陶瓷的研究。他在国内首次采用压力烧结工艺研究成功以尖晶石作为烧结助剂的Sialon陶瓷,这种陶瓷被批量用于作热加工模拟实验机的垫块,取代了进口的日本氮化硅垫块,填补了国内空白。此项成果是国家“六五”攻关项目“控轧控冷实验室建设”的重要成果之一,荣获冶金工业部科技进步二等奖。此后,他一直走在我国氮化硅基陶瓷研究的前沿。

留德三年重积累

1980年10月,葛昌纯在邵象华、李文采和刘嘉禾的推荐下申请到国际上公认的最规范、学术声誉最好的国际研究奖学金—德国洪堡基金会研究奖学金。

1980年10月,葛昌纯赴德,开始在G.Petzov教授领导的Max-Planck材料科学研究所粉末冶金实验室工作。在一年时间里,他完成了“重合金90W-7Ni-3Fe的液相烧结和热等静压研究”、“Fe-Cu合金的液相烧结研究”等项目,他的努力和成绩获得了当时所长H.Fischmeister教授和Dresden技术大学W.Schatt教授的高度评价。1982年2月起,葛昌纯转到柏林工大无机材料研究所HansHausner教授的实验室工作一年。葛昌纯对Hausner教授提出的问题“能否为氮化硅找到一种非氧化物烧结助剂取代现在通用的氧化物烧结助剂以提高氮化硅的高温性能?”产生了浓厚的兴趣。为了解决这个问题,他开始闭关钻研。前三个月,他选择多种非氧化物做了很多实验却毫无收获。后来,他根据相图的基本原理,打破常规,以新的思维方式,采取复合非氧化物的技术路线,终于成功地找到了可以使氮化硅在烧结后的相对密度达到95%以上的非氧化物烧结助剂,解决了HansHausner教授提出的问题。就在这时,民主德国W.Schatt教授积极推荐葛昌纯去Dresden技术大学攻读博士学位。1983年4月,葛昌纯通过德语论文答辩获得Dresden技术大学材料技术工学博士学位。

葛昌纯受Schatt教授的影响很大。Schatt教授是全球粉末冶金界的权威,学术造诣很深,对中国人民怀有深厚的感情。Schatt教授治学严谨,每天工作12小时,废寝忘食,用毕生的精力著成当代最好的粉末冶金教科书《粉末冶金》。这种精神深深地感染着葛昌纯,葛昌纯在回国后还多次邀请这位导师来中国,可惜Schatt教授由于身体原因终未成行。多年以后,Schatt教授在一次国际会议上遇见葛昌纯的女儿葛华博士,他怀着巨大的喜悦,亲手题词赠送了他最重要的著作《粉末冶金》第三版,这份礼物寄托了Schatt教授对葛昌纯的思念和中德两国科学家之间的深厚友谊。

在德国工作学习3年,葛昌纯逐渐产生了为祖国建立一个国际一流的将粉末冶金技术和特种陶瓷技术相结合的新型研究所的强烈愿望。答辩通过后,他不顾Schatt教授的挽留,迫切地踏上回国的征程,希望尽快将这个“国际第一流的研究所”的愿望变成现实。

再续粉末冶金、先进陶瓷情

回国后的葛昌纯几经周折,离开了工作奋斗过三十余年的钢铁研究总院,先去中科院冶金所,后又辗转回京。1985年6月,他在院长王润教授、恩师章守华教授和当时冶金工业部人事司齐大铨司长(后任副部长、宝钢董事长)的支持下,调到北京钢铁学院任教。

在学校的支持下,葛昌纯很快就在粉末冶金教研室内建立了一个小型的特种陶瓷粉末冶金实验室,继续他在德国从事的非氧化物烧结助剂的研究。在这个小小的实验室里,他开发出了具有优良性能、被国家科委评为1990年度国家级新产品的ST新型陶瓷刀片,并实现了产业化。此项成果获得了1990年第五届全国发明展银奖、北京发明展金奖等多项国际国内展奖、1993年冶金工业部科技进步三等奖和2000年教育部科技进步二等奖。

1990年葛昌纯继续扩大自己的研究,在北京科技大学创办了国内第一个粉末冶金和先进陶瓷相结合的“特种陶瓷粉末冶金研究室”和“特种陶瓷粉末冶金研究开发中心”。除了继续研究氮化物基陶瓷及其多种制粉工艺外,研究室开始扩大研究范围,开始了硼化物基、碳化物基、硅化物基和以相变增韧氧化锆为主的各类先进陶瓷、金属陶瓷以及粉冶高速钢、不锈钢的研究。

葛昌纯在先进陶瓷和粉末冶金相结合这个总的研究领域内兢兢业业,屡创佳绩。同时,他不忘开拓创新,在已有领域的基础上开辟了燃烧合成和功能梯度材料这两个新的研究方向。在新的方向,葛昌纯继续探索创新,获得多项奖项。他是继SHS(自蔓延高温合成技术)创始人Merzhanov之后,同时兼有SHS研究领域广、坚持时间长、创新性成果多的科学家。2004年,他当选为世界陶瓷科学院院士,并担任国际SHS协会理事和国际功能梯度材料协会主席。

在北京科技大学的25年,恰逢改革开放,大学教研的环境相对宽松,葛昌纯在这样的环境下钻研着自己的学问,学术人生实现了很大飞跃。有人统计,他80%以上的论文是在1985年到北京科技大学以后发表的。1988年葛昌纯被人事部评为国家有突出贡献的中青年专家,1990年被教委和科委评为全国高等学校先进科技工作者。葛昌纯还注重人才队伍的培养和学科的建设。1986年,他与赖和怡教授在北科大创建了我国第一个粉末冶金博士点,随后又和刘庆国、李文超、洪彦若教授共同创建起无机非金属材料博士点,培育了大批人才。在全国学科建设上,葛昌纯从不吝啬,亲自组织、主持了两届全国粉末冶金特殊材料与制品学术会议,推动了我国粉末冶金学科的进步与发展。

在国际领域,葛昌纯同样很有名气。近年来,他担任了国际著名杂志KeyEngineeringMaterials和MaterialsTechnology的顾问委员会委员。成为“国际陶瓷科学院层状和梯度材料协会的主席以及自蔓延高温合成协会的理事”。此外,葛昌纯还担任了历届燃烧合成国际会议的议程委员会或顾问委员会委员,和自蔓延高温合成创始人、俄罗斯A.G.Merzhanov院士有着良好的学术合作关系,在他的倡议下,葛昌纯和A.S.Rogachev教授共同主持了第一届中俄双边自蔓延高温合成学术会议,其论文集的全部论文被SCI收录。葛昌纯还多次主持召开国际学术会议,促进国际粉末冶金、先进陶瓷和核材料研究的发展。

对于葛昌纯在北京科技大学的科研工作,一向以直言不讳、严格要求著称的国际陶瓷界先驱、Sialon陶瓷发明人K.H.Jack教授于1994年6月在访问葛昌纯的研究室后写的书面评价意见中指出:“葛教授已做了极好的研究工作……每个项目都做得很成功。”奥地利科学院Komarek院士在访问他的实验室后,在和魏寿昆院士的谈话中指出:“我一向认为,并非条件豪华的实验室才能做出一流的研究成果,葛教授的工作就是一个有力的证明!”这些都是对葛昌纯来北京科技大学后克服困难,艰苦创业,钻研创新的代表性评价。

葛昌纯在开会时经常提到两个词,就是“奉献”和“爱国”。在国际合作和学术活动的舞台上,作为唯一连续四届(1982—1988)参加国际粉末冶金会议的中国学者,他从不忘记国家利益。四次会议中,有两次他都因发现会场有台湾国民党旗(第一次是和赖和怡一道)而向主办方提出严正交涉,得到主席在大会上的道歉并立即取旗后,他才继续参加会议。课下,他时刻提醒他的学生们,中国的材料水平和发达国家还有一定差距,一定要以只争朝夕的精神努力赶上,这是我国实现现代化、实现民族复兴的基础。在他创建的特种陶瓷粉末冶金研究所(即“核材料研究所”)的墙上挂着“材料报国,追求第一”的横幅。这是葛昌纯一生的追求,也是他对学生的教诲和期望。

葛昌纯的一生都始终贯彻着“热爱祖国、无私奉献、自力更生、艰苦奋斗、大力协同、勇于攀登”的“两弹一星”精神,不遗余力地为祖国培养着“又红又专”的人才。

执著奉献核能事业

葛昌纯的一生都在为核能事业无悔奉献。他曾说:“我的前半生主要献给了中国的核裂变事业,而我的后半生将献给中国的核聚变和核裂变事业。”

葛昌纯积极推动中国加入国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)计划。ITER是由美国和苏联发起,规模仅次于国际空间站的国际合作计划,目的是通过研究从根本上解决能源危机,在国际领域有着重要影响。2004年,葛昌纯在国家有关部门召开的关于ITER计划的论证会上,作了“抓住时机,参加ITER,加快我国核聚变能的研究开发”的发言,系统论述了我国参加ITER的必要性和可行性。2006年5月24日,在葛昌纯等的多方推动下,我国终于草签了《国际热核聚变实验堆联合实施协定》,正式加入ITER计划。葛昌纯也由此被科技部聘为第二届国家磁约束核聚变专家委员会顾问,是唯一的新聘入委员会的顾问。2008年8月,他不顾汶川大地震后还有余震的危险,和沈卫平、刘维良教授到成都、绵阳、雅安、贵阳等地出差调查研究,撰写了《北京科技大学核材料研究所关于大型热等静压机国产化的调研报告》并提出建议,得到了专家委员会和评审专家们的充分肯定。

葛昌纯像一个勇士,在核聚变的事业中奋斗。在核聚变堆材料中,面向等离子体材料不仅非常重要,而且也是人类有史以来面临的工作环境最恶劣的材料之一。1996年,他向国家有关部门提交了“耐高温等离子体冲刷的功能梯度材料”的建议书,用“功能梯度材料”的设计概念和三种工艺制作面向等离子体材料。这项建议得到了国家有关部门的重视和核工业西南核物理研究院的合作,并被批准为“863项目”。

经过十年努力,在两个“863项目”、一个“973项目”和一个自然科学基金重点项目的支持下,葛昌纯和他的核材料梯队发明了超高压力通电烧结等新技术,成功地制备出了多个体系的耐等离子体冲刷的功能梯度材料。其中关于碳化硅和铜、碳化硼和铜、碳化硅和碳、碳化硼和碳体系的功能梯度材料研究在国际上确属首创。10年来,课题组的研究突破了6项关键技术,申请了8项发明专利,在国际著名刊物和国际重要学术会议上发表了近50篇论文,阶段性成果获“2008年中国材料研究学会科学技术二等奖”。在第一个“863项目”完成验收时,有评估意见认为葛昌纯研究出的这些材料“某些主要性能已达到国际先进水平,开拓了功能梯度材料在核聚变领域的应用前景,将有可能作为未来聚变堆的面向等离子体材料”。这项成果推动了我国核聚变材料的研究向前迈出了一大步,同时也掀起了国内对核聚变材料研究的热潮。

葛昌纯还率领研究团队,深入研究钨基面向等离子体偏聚滤器材料,偏聚器是聚变堆面向等离子体出口的关键材料,也是核聚变装置中服役条件最严酷的材料,研究起来难度极大。但是葛昌纯从未退缩,在领导梯队进行深入研究下,终于取得重要进展。葛昌纯在2010年起承担了由他担任总顾问和项目专家组组长、由他的学生燕青芝教授担任项目负责人的ITER专项团队配套项目“聚变堆面向等离子体材料的基础研究”,在拓展材料体系、开发新的工艺技术、研究弥散强化材料、研发低活化钢等方面有了新的突破。2011年10月,他在第15届国际核聚变反应堆材料会议(ICFRM[1]15)上作了题为“我国核聚变面向等离子体材料研究进展”的大会邀请报告,受到国际同行的高度评价。在此基础上,他在会议期间组织了以燕青芝教授为团长的34人中国代表团,代表中国申办下届会议(ICFRM-16)。在此前我国四次申报失败的情况下,代表团一举申办成功。这表明国际同行对我国核聚变材料研究的肯定,也奠定了他和核材料研究团队在国内外核聚变材料领域的重要学术地位。

2000年起,“葛昌纯—周张健—燕青芝课题组”和“胡本芙—刘国权—贾成厂课题组”负责国家“973项目”“超临界水堆关键科学问题的基础研究”的材料子课题,在项目上和上海交通大学、原子能科学研究院、华北电力大学、苏州热工合作,并和华中科技大学“严有为—索进平课题组”及武汉大学郭立平课题组合作,开展了分别为未来核聚变堆用的低活化钢CNS-1、CNS-2和弥散强化低活化钢的研究。在中期评估中该子课题被评为第一,在结题时被评为优秀。

除了在核聚变材料研究上的贡献,葛昌纯还十分注重实验室的建设和人才培养。他在特种陶瓷粉末研究所的基础上,创建了“核聚变材料研究和培训中心”。同时,他还积极牵头组织了“第五届环太平洋国际先进材料合成与制备学术会议”的核材料分会和国际ITER材料研讨会。2008年,他又开始筹建和运作既研究核聚变材料,又研究核裂变材料的“核材料研究所”。如今,这个“核材料研究所”已是硕果累累。面对这些,葛昌纯只是谦虚地说道:“我和团队虽然在核材料研究方面做了一些工作,但觉得离‘为祖国创建一个一流的核材料研究所’的目标还相距尚远。我们当继续为此奋斗不懈!”

患难与共爱永恒

回顾大半生的科学生涯,家庭的温暖就像一个遮风挡雨的恬静港湾,一个温馨宁和的浪漫归处。在困难时给他鼓励,在挫折时给他力量。

葛昌纯十分感激朝夕相处的妻子夏元洛教授—“她是我生活上的好伴侣,两个孩子的好母亲,为我担当了几乎全部的家务,解除了我的后顾之忧。同时,她更是我科研拼搏战斗中的战友。”

葛昌纯和妻子从1958年在钢铁研究总院粉末冶金研究室相识。最初是在一个室,都从事耐高温新材料研究。从1960年开始,共同投入分离膜的攻关战斗,前后达14年之久。在乙种、丁种和戊种分离膜的成果中,妻子夏元洛都是主要发明者(完成人)之一。刚到北京科技大学后,在“地无一垅,房无一间”的困难条件下,她负责建起实验室,和葛昌纯一道创建起特种陶瓷粉末冶金研究室和北京科大特种陶瓷粉末冶金研究开发中心,并担任研究室副主任和中心总工程师。她忠诚、干练、任劳任怨,计划性强并善于团结同事,带领教师、研究生和工人,出色地完成各项研究和生产任务,成为葛昌纯在坎坷的生活和事业道路上患难与共的同事、助手和参谋。

在“文革”中,葛昌纯受到不公正批判和对待,甚至冲击到他的母亲的时候,妻子总是同情理解他,冒着被打倒的危险为他据理力争,安排母亲到外地亲戚家避难,扶持全家共过难关。当他科研上受到挫折时,她总是毫无怨言地为他分担着重负。对于葛昌纯几十年如一日早出晚归没有时间照顾家,她总是身体力行并教育子女表现出极大的理解和宽容,毫无怨言,这使他备感温暖。

2001年11月,当得知葛昌纯当选为中国科学院院士时,她第一次哭了。一切辛酸、激动和回忆都化作那两行热泪,夫妻俩紧紧地拥抱在一起。葛昌纯说:“我深深地知道,我取得的成绩,与爱妻的全力支持是分不开的,成绩有我的一半也有她的一半。”

不惧深夜而归只因知道尽头有盏灯亮迎归人,无悔勇往直前只因坚信风浪再大有她的并肩同行。葛昌纯与妻子情之浓爱之切,感人至深。

自1952年大学毕业至今半个多世纪以来,葛昌纯基本上是在材料研究第一线摸、爬、滚、打。由于种种原因,坎坷和险阻远多于顺境,但是即使在最困难的时候他也没有灰心失望过。在党的德才兼备干部路线和科研十四条培养“又红又专”科技人员的方针指引下,他始终严格要求自己,刻苦学习,在服从国家需要,完成各项任务中努力磨炼和提高自己。爱国奉献、钻研创新是贯穿在他科研生涯中的一根红线,也是他科研生命不竭的驱动力。