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大师风采

铭佩不忘,旌麾耀世——记金属材料与热处理专家、中国工程院院士涂铭旌

涂铭旌,四川巴县人,生于1928年11月,四川大学教授,金属材料与热处理专家。1944—1947年在同济附中学习,1951年本科毕业于同济大学机械系;1955年研究生毕业于哈尔滨工业大学、北京钢铁工业学院金属材料系;自1951年以来历任同济大学助教,上海交通大学助教、讲师,西安交通大学讲师、副教授、教授、博士生导师、金属材料系主任,金属材料及强度研究所副所长、所长。期间于1983年赴德国卡尔斯鲁厄大学材料科学研究所访问研究一年;1988年调至成都科技大学任高新技术研究院院长;1994—1998年任四川联合大学教授;1999年至今任四川大学教授,稀土及纳米材料研究所所长。2008年11月受聘为重庆文理学院教授、学校发展战略顾问。长期致力于金属材料及强度和稀土、钒钛和纳米材料等方面的研究,取得了许多开拓性的成果。1984年被评为国家级有突出贡献中青年专家,1990年由国家教委和国家科委授予“全国高等学校先进科技工作者”称号,1991年被收入《二十世纪中国名人辞典》,并享受国家国务院特殊津贴,1996年荣获香港柏宁(中国)教育基金“孺子牛金球奖”。1995年当选为中国工程院院士。

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涂铭旌起自微寒,生逢乱世,勤学奋进,人莫能屈,豪迈而有俊才。求学之路多舛,却不移其志。他苦读不辍,忘了寒来暑往;披星戴月,送迎傍晚黎明。从寒窗数载,到踏足材苑;从醉心书海,到科技报国;从偶有顿悟,到硕果累累。育英才无数,桃李满誉中华材苑。六十年科教之路,六十载钻研长途,一展胸中抱负,不负生平所学。

读书、报国、育人,构成他人生的主旋律;担当、乐观、淡泊,写照他独特的人格魅力。

中国少年·担当

1928年的中国内忧外患、民生凋敝。是年11月15日,涂铭旌出生在四川省巴县的一个小村子里。家中兄弟众多,父母虽整天劳作,一家的生活却依然难以为继。家庭的穷困让年幼的涂铭旌感到了前所未有的彷徨和无助,他甚至感叹:“大千世界,沧海茫茫,人生之路,路在何方?”

1943年,刚完成初中学业的涂铭旌面临着辍学的困境。然而他没有放弃,反而因逆境激发了力量,在艰苦中寻找希望,他开始思考作为一名中华儿女应如何承担起自己的担当和责任。满怀青春激情的涂铭旌,高唱着毕业歌,开始苦苦找寻自己的报国之路:“我们要做主人去拼死在疆场,我们不愿做奴隶而青云直上!我们今天是桃李芬芳,明天是社会的栋梁;我们今天是弦歌在一堂,明天要掀起民族自救的巨浪!”那时,范仲淹的“先天下之忧而忧,后天下之乐而乐”、文天祥的“人生自古谁无死,留取丹心照汗青”、顾炎武的“天下兴亡,匹夫有责”等仁人志士的豪言壮语无时无刻不充溢在涂铭旌的胸膛,“科学救国、工业救国”的人生理想便在这时油然而生,更从此扎根心中,成为他终生铭记和践行的坚定信仰。

1944年,涂铭旌在暑期报考了因抗日战争被迫迁移到四川的同济附中,并以优秀的成绩被录取。1947年,他又以优异成绩直升国立同济大学。

就读同济大学期间,他看到了日寇打到贵州独山引发青年学生投笔从戎的动人场面;见证了抗日战争胜利后,在北京、上海等地暴发的反对美军暴行的学生运动;参加了地下党领导的同济师生反美大游行;经历了新中国成立初期抗美援朝保家卫国的大学生参军参干运动。这些经历让涂铭旌接受了深刻的爱国主义教育,成为他践行人生理想的思想基石。

材料人生·转变

在同济大学学习期间,涂铭旌每天都穿梭于教室、图书馆和宿舍,尽管艰辛,但只要想到国家需要,他便乐此不疲、辛勤努力。虽然就读于机械系学习机械设计,但在学习过程中,他总是喜欢思考这样一个问题:“振兴工业研究是靠变革机器设计,还是靠创新制造工艺?”后来,两次偶然实习经历,帮助他找到了问题的答案,也完成了涂铭旌从“探索研究机械设计”到“追求材料工程人生”的完美转变。

1950年,大学三年级的涂铭旌在上海工具厂参加实习,偶然看到了高速钢刀具经过高温加热烧红后在油中冷却,由软变硬,成为锋钢的全工艺过程。正在他还“惊奇”于这一从未在书中见到过的“神奇的钢铁热处理”时,涂铭旌又在上海纺织机械厂不经意间发现日本人用牛骨头渗碳的热处理技术加工石油钻井用的钻头,这样制造而成的石油钻井钻头的表面渗碳,淬火变硬可以钻破坚硬的岩石。神奇的热处理技术,神奇的加热、冷却过程,神奇的内部组织结构转变—这一系列书本中和课堂上没有学过的“神奇”深深地激发了涂铭旌的兴趣,也正是“实践”这位“神奇”的老师带领他一步步走上了材料工艺研究之路。实习回校后,他便产生了自学热处理原理及工艺知识的念头。经过查证,他发现大至飞机、轮船,小如铁轨、炮弹,无不需要具有高强度的钢铁材料,然而我国却缺少这种具有丰富热处理技艺的人才。因此,他毅然决然地转移了方向,开始自学热处理工艺知识。

为了更好地服务国家需要,在临近毕业时,他决定放弃机械设计研究方向,满怀信心地改变了自己的毕业设计题目,转而做毕业论文《钢的热处理》。在教授的指导下,他写成了10万字的毕业论文,获得97分的优异成绩,成功将自己的研究方向由“多人区”转变到充满挑战的“少人区”。次年,涂铭旌“半路出家”写作的这篇论文还被上海龙门书局正式出版,成了当时国内第一本中文版钢的热处理专著。

读书但不拘泥,用实践检验真知。涂铭旌挑战常规的做法,展现了一个青年人敢于走自己道路的魄力,就这样,两次实习经历和一篇毕业论文便成为涂铭旌“材料人生”中的重大转折点,也正式开启了他在该领域教学和科研的历程。机械学子转变为材料才俊,他走出了少年的困惑与迷茫,清楚了心中的渴望与梦想。

1953年,涂铭旌到哈尔滨工业大学做研究生。1954年由于专业调整,他跟随导师来到北京钢铁工业学院金属材料及热处理专业。在这里,他结识了柯俊、肖纪美、章守华等大量的名师,帮他打下了坚实的材料学基础;在这里,明确了人生目标的涂铭旌扬起风帆,投身材料领域,迎来了一片宽广天空。

科教报国·耕耘

1955年,结束在北京钢铁工业学院金属材料系研究生学习的涂铭旌投入了他长达半个多世纪的科教生涯中。他始终以我国经济和科技发展的重大需求为己任,孜孜以求,以期科教报国,服务社会,回报社会。他始终在科研教学中严于律己,用求真务实的态度对待每一项工作,不断进取,为国家和人民做出了自己的努力。

孜孜以求助力材料强度研究

1958年,涂铭旌从上海交通大学西迁至西安交通大学任教。在这里,他经历了讲师、副教授、教授、博士生导师,材料系主任、金属材料及强度研究所副所长、所长的变迁,然而不变的是他孜孜以求、求真务实的精神。作为主研人员,他首先进行钢铁材料综合强韧化的研究,随后根据机械工业部的重大攻关项目又进行了结构钢低温脆性断裂规律、机理及判据的研究,提出了解理断裂的线能量密度判据和韧脆转变过程的概率统计数学模型及可靠性分析模型,并在国内首次研究了低温疲劳裂纹扩展速率的韧脆转变温度(FDBTT),耐寒钢的计算机辅助选材以及预防低温脆断的计算机辅助安全评定程序等,为我国金属材料强度潜力理论应用方面做出了贡献。

在涂铭旌担任西安交通大学金属材料及强度研究所副所长、所长期间,他曾多次帮助国内同行进行重点课题研究。一次,南京从法国引进30万吨合成氨成套设备,在吊装过程中重达108吨的氨合成塔掉落,造成重大事故。面对这种情况,中法两国的专家在责任归属问题上产生了巨大的分歧。南京市主管立刻邀请西安交大金属材料强度所进行相关事故原因分析。涂铭旌等人连夜赶往南京,组织实验分析,数日不肯休息,对装吊断裂螺栓的结构设计和材料强度进行了实验验证,最终证实了法国公司的螺栓设计方案及制造存在重大的错误,法方应当承担全部事故责任。他以科学为武器,为国家避免了损失,也打破了当时对“洋专家”的迷信。

涂铭旌在科研工作中积极参与多项机械工业部和煤炭工业部的重大科技攻关,在耐寒可焊高强度结构钢、国产化输煤机低合金高强度钢的开发与应用以及材料强度与断裂等领域取得了成果。涂铭旌先后获得国家自然科学三等奖,国家科技进步二等奖各一项,省、部级成果奖10项,他的科技成果也为国家带来了上亿元的经济效益。

竞争谋略开拓稀土应用

涂铭旌认为,符合国家的需求,科研工作才能取得事半功倍的效果。这就是涂铭旌的科技竞争谋略:做科研,就必须顺应“天时、地利、人和”,要找到国家重大需求的、适合自身的方向,然后全力以赴。经过了解,涂铭旌知道被称为“工业维生素”的稀土矿在我国的储量占全世界已知的80%,其中轻稀土矿的储量四川攀西居于我国第二。稀土在农业、冶金高技术功能材料等方面的应用具有关键作用,邓小平也曾指出:“中东有石油,中国有稀土,一定要把稀土的事情办好。”为了让稀土能够真正地服务我国生产,涂铭旌带领着他的团队开始了稀土功能材料的研究。

首先,他分析了稀土领域的情况,瞄准了第三代稀土永磁材料Nd[1]Fe-B。这种材料按制造工艺的要求分为了烧结Nd-Fe-B和塑料黏结Nd-Fe-B两种。20世纪80年代末,前者制备工艺已经比较成熟,属于“多人区”,而塑料黏结Nd-Fe-B永磁材料刚刚起步,处于“少人区”。涂铭旌又一次毅然选择了“少人区”,他进行了大量的实验,依据磁性金属材料与塑性黏合的金属基复合材料原理,利用相对简单的加工工艺,为以后的研究打下了坚实的基础。

其次,面对国内外塑料黏结Nd-Fe-B永磁材料的竞争,他制定了“微特电机用塑料黏结Nd-Fe-B永磁粉及其永磁体”的研究课题计划。从1989年开始,在涂铭旌的带领下,该课题得到四川省科委连续三次立项资助。1993年,他成功完成“塑料黏结Nd-Fe-B永磁体”的中试,并通过四川省技术成果鉴定。而后,由成都银河复合材料有限公司将技术成果实现了产业化,2002年产值超过3亿元。他的团队还开发出低成本低钕纳米晶Nd[1]Fe-B交换耦合永磁材料,并获2000年四川省科技进步二等奖。在“纳米晶Nd-Fe-B稀土永磁材料”方面的研发中,他承担了国家“863”重大项目“微特电机用纳米晶复合永磁体材料及机器元器件研究与开发”,赶超了世界先进水平,2006年获得了国家科技进步二等奖。

正是这种竞争谋略的“天时、地利、人和”,这种以国为先、一心为民的精神,让涂铭旌由单纯的钢铁材料热处理和材料强度与断裂研究,转移到稀土、钒、钛矿资源优势深度开发的研究中去,开拓了我国稀土材料应用领域。

继往开来打造稀土新材料

诸多的荣誉并没有使涂铭旌满足,年事渐高的他加快了科研的步伐,拓展了研究的深度。

在“室温磁致冷材料及磁制冷样机”研究中,他自主开发的Gd系四元室温磁致冷材料通过省级鉴定,并申报了发明专利,取得了从跟踪到跨越性的研究进展,在采用国产原材料制备高性能低成本室温磁致冷材料方面具有重要意义。室温磁致冷材料及磁制冷样机研究新进展成为了最有前景的稀土发展方向,被评为2002年中国稀土十大科技新闻之一,该项目的研究开发也纳入了国家“863”计划和“十五”规划中。

涂铭旌团队率先利用四川提铈提钕后无钕的镧镨铈(LPC)的混合稀土金属,成功研发了镧镨铈(LPC)有色金属中间合金系列,并广泛运用于我国冶金机械处理钢铁和铝、锌、铜等有色合金的冶炼中。这种合金和传统富铈稀土中间合金相比,不仅价格更加低廉,更在除氢和细化组织以及还原能力方面有着卓越的性能,为我国有色金属冶炼事业的发展注入了强大的动力。接着,他们进一步应用这种镧镨铈(LPC)新型混合稀土金属,开发出了成本低廉、常温及低温性能优异的贮氢合金及镍氢动力电池,研制出了无钕贮氢合金及镍氢动力电池并通过省级鉴定。其中的部分成果获2001年度总装备部科技进步二等奖,同时无钕稀土系贮氢合金及耐寒-40℃低温镍氢动力电池成果也由成都宝生公司出资建厂投产,该项成果被评为2004年中国稀土行业十大科技新闻之一。

其他稀土新材料方面,他开发出固态力化学反应法制备高纯稀土氧化物(氧化镧、镨、铈及钕等氧化物)、无机稀土复合抗菌剂和稀土掺杂及纳米改性ZnO压敏电阻陶瓷。多元复合纳米ZnO压敏电阻陶瓷已在成都宏明电子材料成形成产品,获得新疆维吾尔自治区政府科技进步二等奖,并申报了两项国家发明专利。

孜孜以求不变心中祈盼,高瞻远瞩定计稀土研究。自1988年以来,涂铭旌主要从事稀土、钒、钛功能材料及纳米材料的研究与应用,先后获国家及部、省级奖10项,其中国家科学金属进步二等奖一项。60余年中,涂铭旌共有发明专利103项,实用新型专利3项,发表论文700余篇,著有《钢的热处理》、《材料创造发明学》和《科技竞争谋略36法》等4部专著。

呕心育人·薪火

为学,涂铭旌追求卓越,取得丰硕成果;为师,他呕心育人,培育大批人才。对于教师的职责,涂铭旌有着自己深刻而独到的见解。他认为,授人以鱼,不如授人以渔。为师者必须知识渊博,德行高尚,师者必有大爱。

三尺讲台上,涂铭旌为学生认真讲述知识和技能,传播智慧;课后生活中,涂铭旌不忘与同学聊天、传承责任与使命,甘做关心青年成长的引路人。平时,涂铭旌除了向学生们传授专业知识和工作技能外,还特别注重培养青年们的创造发明思维、科技辩证思维和科技竞争谋略。涂铭旌说:“后金融危机时代,高素质创新型人才培养的思维分为人文艺术思维、创造发明思维、科技竞争思维、科技辩证思维。我已经带了几十名工学博士,但我希望他们走出‘工而不博’的困扰,多发展其他方面的思维。”为了让学生们体味到这一点,他还利用大量休息时间精心编写《材料创造发明学》、《科技竞争谋略36法》和《辩证思维与智慧谋略》等著作,指导教学实践。

在涂铭旌看来,办学思路一定要更开阔,要让学生更多地参与到实践中去;要在研究中瞄准学科前沿,大胆开展相关研究,争取尽快取得大的突破;学科方向要有特色;科学研究要加强技术转化力度;要加强学科团队建设。针对创新思想,他主张科技与人文结合,治学与修身相融,这样才能有高尚的科教报国思想境界。工科类学生往往太注重技术方面的训练,而不注重文化的积淀,然而对于工科学生来说,一方面要有硬实力,另一方面还要有软实力,因为一个团队如果没有文化支撑,那就没有凝聚整个团体的团队精神。其实,也正是在这种团队精神的引领下,涂铭旌带领着他的科研队伍登上了一个又一个高峰。

桑榆未晚,桃李满天。自1990年以来,涂铭旌已培养研究生100余名,其中博士研究生45名,博士后8名。如今,这些弟子都已成为材料科学与工程研究领域的学术、技术骨干,他们承担稀土功能材料、纳米材料和复合材料及其应用等方面的“863”课题,国家“十一五”核能技术开发、国家自然科学基金、博士点基金、省部级重点科技项目和企业横向课题。至今,这些学生仍然时常回忆当年恩师的谆谆教诲。

涂铭旌曾深情地总结了自己认为最幸福的六个时刻—当学生知错改正之时;当学生品德凸显之时;当学生从失败走向成功之时;当学生事业取得成就之时;当得病,学生来看望之时;每逢佳节,学生来电问候之时。

他说:“人生如歌,学生们取得的每个成就,都是我人生中最珍贵的财富,更是我人生谢幕乐章中最为动听的弦歌。”

巴蜀老人·归乡

涂铭旌17岁离开家乡,历经40余载,学有所成,然而始终没有忘记年轻时出川读书立下的誓言:“有朝一日,学业有成,定要回报生我养我的故乡。”1988年8月,他毅然决定回归故里,回报桑梓。辞别已工作30年的西安交通大学,涂铭旌调至成都科技大学,担任高新技术研究院院长,这一年,他整整60岁。

落叶归根令人欣喜,然而实现回报家乡、回报祖国的夙愿并非是一帆风顺。刚刚回归家乡的涂铭旌便经受了常人难以想象的巨大考验,但面对摆在眼前的二次创业关,他并没有放弃,而是迎难而上,挑战自我,战胜自我。他刚刚来到成都科技大学的时候,这里没有学科博士点、没有研究实验室,一切都要“从零开始”。他没有去找领导谈待遇、讲条件,而是马上开始着手创建金属材料学科,并积极承担起建立专业实验室的繁杂工作。就这样,经过涂铭旌及同仁们的共同努力,成都科技大学顺利创建材料学科点及专业实验室,并于1994年成功申报金属材料博士点。金属材料学科从起步到壮大,无不凝结着涂铭旌的智慧、心血与汗水。

涂铭旌念念不忘的是家乡发展,他提出要因地制宜地发展四川,依托地区资源优势,实施“反梯度”推进战略,把西部的优势产品推广到中东部地区。攀枝花被誉为“富甲天下的聚宝盆”,那里有着丰富的钒钛磁铁矿。为了进一步整合资源,发挥资源优势,做好攀西钒钛资源的深度开发,涂铭旌向省委、省政府提出了“要抓好攀枝花国家新材料成果转化及产业化基地建设,以基地为技术开发、人才聚合和产业的载体,整合西部钢铁企业资源推进攀西钒钛资源开发”的意见。该意见一经提出就得到了四川省高度重视,促进了攀西钒钛资源深度开发。

故乡的热土上,涂铭旌团队在Ti(CN)金属陶瓷刀具材料,纳米TiO2的应用,钒基固溶液体贮氢合金,纳米VO2智能材料,纳米碳氮化钒等,钒、钛新材料研究方向都取得了新的研究成果,为家乡也为国家贡献了自己的力量。

月是故乡明,水是故乡甜,情是故乡浓。滔滔的嘉陵江畔,一位巴蜀老人恬然而坐,开始了新的思考。

成败得失·人生

涂铭旌把自己的一生都献给了材料工程领域,在充满挫折与苦难的一生中,他始终没有放弃,长风破浪,直济沧海,只为那一抹赤子之情。细读涂铭旌,不难看出他的执著、坚毅、睿智、无私、淡泊与洒脱,这些品性被他用谋略编连起来,绘就了一幅壮丽的人生宏图。

他读了一辈子的书。早在同济大学求学时,涂铭旌就酷爱读书,被同学们戏称为“啃书匠”。那时,他经常“泡”图书馆,和管理员非常熟悉,成为了唯一一个被允许进入图书馆书库的学生。“读书匠”的绰号伴随着他走过了半个多世纪。他常常亲自去书店买书,他读的书必须自己去选择,买完书后他会把看到的好的地方夹起来,等看完后一起整理,并转化为自己的知识。现在年岁已高,涂铭旌仍热衷于读书,阅读已成为他一生割不断的情缘。

他视生死如草芥微尘。长期的超负荷工作,让涂铭旌积劳成疾,患上了直肠癌。住院手术治疗期间,他一边接受化疗与病魔做着顽强的斗争,一边在治病期间坚持给研究生讲课。面对生与死的严峻考验,涂铭旌却显得十分冷静与淡然,他总是这样告诉自己的家人,叮嘱身边的学生:“生与死对立统一,相辅相成,相互转化。不惧怕死、不谈癌色变,就不致增加心身负担。积极治疗,反而会起死回生。人,孰能不死,要死得值得,死得其所;对事业要鞠躬尽瘁,死而后已。”

他用谋略于无形。涂铭旌读《孙子兵法》,近三十年不断地学习让他领悟了其中包含的谋略艺术。《孙子兵法》中写道“知己知彼,百战不殆”,涂铭旌认为这句话主要是指导人们如何实施“知彼知己”谋略:现代企业领导者应随时根据国家的路线、方针、政策,把握国家发展规划以及重大需求动向、科技重点支持领域动向,关注本地优势及国内外同行的研究动向、重点、特色。“科技竞争没有固定的方式方法,就像水流没有固定的形状一样,能依据客观情况变化而取胜的,就叫做用兵如神。”科技永无止境,只有了解最新学科的发展,了解自己的特长,才能促进自己的发展。

他以奉献为己任。涂铭旌曾利用稀土技术研制出一种耐紫外线粉化、耐酸雨冲刷、耐油烟污染的纳米涂料,与同类产品相比,这种材料具有很大的优势。一旦投产必将取得巨大的效益,然而他没有敝帚自珍,而是将这项技术以低价转让给了一个企业,成就了纳赛立的品牌,也支撑起民族工业的强盛。纳赛立,寓意“纳米材料赛过立邦漆”,涂铭旌用自己的实际行动践行了他科教报国的志愿。

他常自省而不争。1995年,涂铭旌顺利当选为中国工程院院士。面对眼前的荣誉,他为自己“约法三章”,制定了“五不做”条款来严格约束自己—不逐鹿中原,不接待记者,不上电视台,不上报纸,不登杂志广告。他更是将张衡《应问》中“君子不患位之不尊,而患德之不崇;不耻禄之不厚,而耻智之不博”的格言,作为自己的人生座右铭,时刻自警。《道德经》中有言:“知人者智,自知者明。胜人者有力,自胜者强。知足者富,强行者有志。不失其所者久,死而不亡者寿。”人的智慧就在于认识别人的才能和弱点,从而正确地运用和必要地制约自己,战胜自己的弱点,反思自身能做什么,究竟有多大能力,客观地评价自己。涂铭旌认为人在任何时候都要知足常乐,要客观地考量自己,切不可高调,要低调做人。同时,要用心做事,平等待人。

他性豁达而超脱。涂铭旌爱写诗,用诗篇勾勒自己人生的轨迹。“焚膏继晷勤求索,何堪少年曾赤脚。自古巴蜀产橘柚,当今茂林覆山河。落叶归根报桑梓,成败得失任评说。粗茶薄酒君勿醉,少长咸集喜同乐。”一首《七十九岁有感》写出了他超脱世俗的洞达和与世无争的淡然。夜以继日的刻苦学习促成他作为学者的辉煌成就,60年的兢兢业业成就他作为师者的桃李天下,而就在繁花似锦春光满园的今日,“粗茶薄酒”与众同乐的他却想淡忘是非成败,任由后人评说。

涂铭旌,一生热爱祖国、为振兴中华努力奋斗;他勇于探索创新、不断追求卓越;他献身教育、淡泊名利而甘为人梯。科教报国,大爱无疆,他,以一贯的超脱飒然行走,手握岁月的刻刀,雕塑人生的明灯,照亮每一个后来者前行的路。