師昌緒：從材料科學家到戰略科學家

　　師昌緒:

　　材料科學家，1920年生于河北徐水，我國高溫合金開拓者之一，領導研制我國第一個航空發動機空心鑄造鎳基高溫合金渦輪葉片。曾任中科院金屬研究所所長、中科院技術科學部主任、國家自然科學基金委員會副主任、中國工程院副院長等職。1980年當選中國科學院學部委員（院士），1994年當選中國工程院院士，1995年被選為第三世界科學院院士。

　　1月14日，人民大會堂鋪著長長的紅地毯，鮮花簇擁，喜氣洋洋。一位九旬高齡的長者從國家主席胡錦濤手中接過2010年國家最高科學技術獎。他，就是著名的材料科學家、戰略科學家、兩院院士師昌緒。

　　之前，這個獎的得主也是一串顯赫的名字——漢字激光照排系統創始人王選、雜交水稻專家袁隆平、數學家吳文俊、航天技術專家王永志……

　　1920年11月15日，師昌緒出生在河北省徐水縣大營村一個“忠厚傳家久、詩書繼世長”的大家庭。這個地方緊挨保定城和京廣鐵路，進入民國后不是戰場，就是大兵過境，以致家道艱難。師昌緒有一個近40口人的大家庭，19世紀他祖父輩出過進士，他的父親是清末秀才，既有濃厚的儒家思想，又有強烈的愛國意念；母親出身于破落的官宦之家，知書達理，勤勞善良。在這個主要依靠土地且生活并不富裕的大家庭里，養成了師昌緒溫良恭謙和對人寬容的性格。

　　因為地處保定一帶，軍閥混戰，師老家又是大家庭，名聲在外，經常要躲到地窖里面。特別是1931年“九一八”事變，那時候他剛上高小一年級。日本侵占沈陽的消息傳來，全班學生包括老師在內大哭，感覺到要亡國了。從那時起，師昌緒就意識到中國必須要強盛起來。

　　七七事變后，他親眼見到日本侵略者的飛機追蹤中國老百姓掃射，鄉親父老慘遭屠戮的慘狀。

　　師老說，他這一生的亮點之一是考上了河北省立保定第二師范學校——一個非常進步的學校。學校實行的是勞動生產教育，真正下地干活，每周四個半天，星期天都被占了，十分艱苦。所以他在中學時代養成了勤勞的習慣。當時日本占了東北以后又想華北自治，宋哲元將軍領導抗日，用大刀和日本人作戰，在古北口和喜峰口打敗了日本人，因而學校每天早晨都練大刀，打形意拳，準備抗日。

　　1937年抗日戰爭爆發后，他隨家人來到河南，入冀綏平津聯合中學。1940年，師昌緒中學畢業，考入國立西北工學院礦冶系，開始了自己“科學救國、實業救國”的道路。

　　1945年大學畢業后，師昌緒在四川和鞍山工作了3年，因國內戰亂不已，他便于1946年考取出國資格，1948年到美國留學7年。

　　異國求學的歷程對于師昌緒來說還算順利：不到一年時間拿到密蘇里大學礦業學院（美國三大著名礦業學院之一）的碩士學位，兩年半時間拿到了博士學位。之后他受聘麻省理工學院冶金系，師從著名金屬學家M·柯恩教授從事博士后研究工作。博士后的研究結果發展為300M超高強度鋼，成為20世紀60年代到80年代世界上最常用的飛機起落架用鋼，解決了飛機起落架經常因為斷裂韌性或沖擊值不夠而發生嚴重事故的問題。

　　20世紀80年代初，師昌緒訪問麻省理工學院，應邀在材料科學與工程系作報告時，導師柯恩教授這樣介紹他：“師昌緒是中國著名研究所的著名科學家，曾在麻省理工學院從事硅在超高強度鋼中作用的研究，取得很有成效的結果，目前飛機常用的300M超高強度鋼就是在他研究工作基礎上發展起來的。”

　　師昌緒當年在麻省理工學院的工作很是得心應手，可是爭取回國一直是他的一塊心病——是現在清華大學任教的中國工程院院士李恒德點燃了他爭取回國的旺火。

　　作為師昌緒的老朋友，李恒德回憶說，1950年朝鮮戰爭爆發，到了1951年9月，美國司法部就明令禁止學習理工醫學科的中國留學生離開美國回中國，師昌緒是明令禁止回國的35名中國學者之一。1954年5月6月間是爭取回國最緊張的日子，留美學生除了和中國日內瓦會議代表團聯系，寫信轉交給周恩來總理，還按計劃給艾森豪威爾總統寫了一封公開信，要求他撤除禁令，讓他們回到祖國。當時大家一起分工，把最煩瑣的印刷任務交給了師昌緒，投出的給美國報界、議員、民眾團體的2000封信無不經過他手。1955年春，在各種努力下，76位在美中國留學生終于得到美方的釋放令，師昌緒也名列其中。同時達成中美兩國大使在華沙會談協議，為中國留學生自由回國打開了大門。

　　回憶那些歲月，師昌緒說：“我這個人比較膽大，對生死看得比較淡泊。”

　　1955年6月，驕陽似火的美國舊金山碼頭，克里夫蘭號客輪從這里起航開往香港。船緩緩離岸，35歲的師昌緒站在甲板上，萬分激動：“我終于可以回到祖國了。”

　　1955年回國后，師昌緒被分配到中國科學院。時任技術科學部的嚴濟慈主任讓他在上海和沈陽任意挑一處，兩地都有研究合金鋼的研究所。師的回答是“哪里需要我到哪里”。于是，1956年9月，師昌緒來到了金屬研究所，開始他在沈陽工作的30年。

　　剛到所時，他被派駐鞍鋼。兩年后，中國科學院為了執行“十二年科技規劃”，以發展新技術和新材料為重點，師昌緒任金屬所高溫合金研究組組長。高溫合金是他從未接觸的領域，他選定開發鐵基高溫合金代替最為流行的鎳基合金，因為當時國內既缺鎳又缺鉻，而且受到國外封鎖。他和撫順鋼廠合作，開發出我國第一個鐵基高溫合金，后來用于航空發動機渦輪盤。他的這個倡議引發了全國開發鐵基高溫合金的熱潮。他那時還兼任合金鋼研究室主任，在他的思想指導下，1958年開發出無鎳不銹鋼，用于尿素生產，比國際常用的鎳鉻不銹鋼還好。

　　在航空發動機中，渦輪葉片工作條件最為苛刻：耐高溫、抗疲勞、高強度，是高溫合金開發的熱點，一般都采用鍛造高溫合金。1959年，師昌緒等考慮到鑄造合金有諸多優點，采用真空冶煉、真空澆鑄等先進手段，開發出可用于航空發動機渦輪葉片的合金。

　　1964年，我國自行設計的殲擊機即將投產，卻沒有可用的發動機，在一場激烈的辯論中，確定了采用氣冷空心渦輪葉片。當時，航空院負責材料工藝的負責人榮科總工程師來師昌緒家里說明情況，希望能做出提高100℃的空心氣冷渦輪葉片。100℃看起來數目不大，但自從有噴氣發動機以來，從上世紀40年代到80年代，每年通過材料提高的工作溫度只有7℃～8℃，100℃是個飛躍。

　　在接受任務后，師昌緒用了一年時間完成了試車、試飛和生產定型。這些工作本來定產于沈陽，10年后航空部要將此轉產于大后方貴州。于是，師昌緒帶隊奔赴貴州工廠，從原材料準備到標準的制定攻關數月。這個廠已生產了40多萬片，裝備了4000臺發動機，至今沒有發生過一次重大事故，而且成品率大為提高。空心渦輪葉片獲得了1985年國家科技進步獎一等獎。

　　談到空心葉片的研制成功，師昌緒總結說，一是接受這項任務靠膽識，因為風險很大；二是靠設計、材料工藝與制造工廠的三結合；三是靠參與工作人員的精誠團結，因為光金屬所就有來自不同研究室的近百人參加。

　　這項工作開辟了我國鑄造高溫合金用于航空發動機渦輪葉片的先河，以后的柱晶葉片和單晶葉片都由此開始，空心冷卻從100℃到今天的400℃～500℃。更大的影響是促進了全世界鑄造高溫合金用于航空發動機渦輪葉片。

　　早在1963年師昌緒訪問英國羅羅公司時，他們的總設計師還表示：“鑄造合金性能不穩定，不能用作渦輪葉片；實際已有多年試驗的結果才下此結論。”1980年該公司到沈陽航空發動機參觀，胡克總設計師看到中國鑄造葉片已投產，不無感慨地說：“單憑看到這一成果，就沒白來中國一趟。”從此，英國和蘇聯都跟上來了。

　　和師老共事多年的“夫妻院士”柯偉和李依依曾撰文回憶說：“上世紀90年代和師老再去貴州時，工廠里所有的老總、工程師，甚至已退休的工程技術人員都趕來探望師先生，場面非常感人。”

　　為了高溫合金的推廣與生產，師昌緒走遍了全國幾乎所有的特殊鋼廠和航空發動機廠，每一種材料從研制到生產過關和得到應用都花了十幾年。

　　師昌緒不只重視高溫合金的開發與生產，也重視理論研究。在確定鑄造高溫合金為主攻方向后，他提出合金的凝固過程必須深入研究，從而發現某些雜質元素影響了合金元素的嚴重偏析，造成材料穩定性嚴重下降；控制這些雜質的含量，可以明顯改善合金的很多性能。這一發現不但用于鑄造高溫合金，也用于高合金鋼。因此他獲得了1998年華盛頓“材料研究學會國際聯盟”大會頒發的“實用材料創新獎”，全世界只有12項，師為其一。

　　1978年全國科學大會后，金屬所從隸屬冶金部又回到中科院。隸屬冶金部時，以任務為主，不愁沒有研究課題，更不愁經費；而中國科學院研究所以學科建設為主，這一巨大轉變使研究所遇到很大的困難：人員老化、設備陳舊、缺乏國際聯系、經費來源不足。師昌緒作為常務副所長，亟待解決這些問題。于是，金屬所開展了大學習：學習業務，學英語準備擴大學術交流，大量招收研究生以解決人員老化與斷層，省吃儉用添置高級研究裝備。此間，他確定了開發新材料與理論研究并重的辦所方針。他勇于承擔難度大的任務和開辟新的學科方向，使金屬所步入正常的發展軌道。如今，金屬所已成為國內外知名的研究所。

　　其間，師昌緒還創建中國科學院金屬腐蝕與防護研究所并兼任所長，他提出要加強環境腐蝕及工程腐蝕研究，而不只是開發耐腐蝕材料。而今36公里長的錢塘江大橋的100年壽命保證，就是由該所提出方案并實施的。

　　除此，師昌緒還經常參加失效分析工作，特別經常光顧同在沈陽地區的黎明機械廠（即航空發動機制造廠），下廠解決材料中存在的問題。該廠副廠長程華明總工程師稱他為“材料醫生”。

　　和做某個領域的科學家相比，要當好一位戰略科學家似乎要難得多。當了8年金屬所副所長、所長的領導職務，師昌緒笑稱自己的頭發就是在同時擔任兩個所的所長時被折騰光的。

　　1984年，他卸任來到北京，扮演起管理者和決策者的角色，成為推動我國材料科學發展乃至整個科學界發展的戰略科學家。除了在國家自然科學基金委副主任、中國工程院副院長等崗位上發揮了作用，他還提出很多有益于我國科技發展的建議和主張。

　　1984年，師昌緒開始擔任中國科學院第一技術科學部主任，那時學部的任務之一是向國家科技發展提供咨詢。他不等待國家交任務，而創立了“主動咨詢”模式。如鋼鐵方面提出要進口部分鐵礦石，通訊方面要市場化，科技人才實現全國招聘等咨詢項目。

　　1985年，為了促進科研單位與大企業之間的聯系，他聯合20名專家建議國家經委召開有關研究所所長和大型企業負責人的座談會，為他們牽線搭橋。

　　1986年，國家自然科學基金委員會成立，化學家唐敖慶教授為主任，師昌緒是副主任之一。唐先生提出基金評審項目的16字方針——“依靠專家、同行評議、擇優資助、公平合理”。

　　為保證這一方針的正確實施，師昌緒提出很多建設性意見：如基金委應該是一個學術與行政雙重性質的機構，其下屬學部工作人員的專業水平要不斷提高，為此他推動編寫了54本學科發展戰略，讓工作人員了解本學科全貌；二是承擔國家自然科學獎的評審，用以了解全國從事科學研究的重點人物；三是承擔全國國家重點實驗室的評審工作，進而了解我國重點研究基地的情況。他甚至還提出學部干部采用流動編制的辦法，以保證基金委不致變為一個官僚機構——當然因為難點太多而沒有實現。

　　在師昌緒的建議下，把“863”計劃中新概念、新構思部分劃歸基金委與“863”專家組共同管理，因為“863”主要針對國內實力最強的大學和研究單位，而新概念往往出自“小人物”，基金委的《項目指南》面向全國各個角落。

　　改革開放后，中央提出“以經濟建設為中心”，工程技術人員是主體，但這部分人不像科學家那樣受到重視，于是一些科研人員提出成立中國工程院。1982年，師昌緒和其他3位科學家聯名提出“實現四化必須發展工程科學技術”的建議。1992年，師昌緒又與另外5位科學家上書黨中央。經批準后，師昌緒作為中科院技術科學部主任和籌備組副組長投入籌建工作。1994年6月3日，經過兩年的不懈努力，中國工程院正式成立，師昌緒被選為副院長之一，時年74歲。

　　1996年，中國科學院主席團成立“學部咨詢工作委員會”，聘請師昌緒為第一屆主席。他主持下最重要的一項成果是“我國能源發展戰略”，得出的結論是“因地制宜”，“東部以核能為主，西部以水能和新能源為主，華北地區要高效率利用化石能源”。此時，他已是80高齡，進入資深院士行列。

　　2000年，科技部聘師昌緒為中國科技圖書文獻中心的理事長，將北京各部門的圖書館的外文期刊統一采購、統一上網，實現“共建共享”和圖書館的數字化。他不是圖書館專家，但在他的領導下，實現了一個“和諧集體”，成為我國科技平臺的典范。

　　出于他的責任感和廣泛的接觸，師昌緒對國家科技發展十分關心，主要包括以下幾方面。

　　首先是我國材料科學技術的發展。上世紀90年代初，在中國召開“環境材料”國際會議，師昌緒分析了金屬材料的資源少則幾十年、多則幾百年就要枯竭，唯有鎂取之不盡，因為海水中有大量鎂鹽，并可經濟開采。1997年他與幾位院士建議科技部列為重點攻關項目。如今中國鎂產量為世界第一，研發工作也居世界前列。

　　碳纖維是航空航天所必需，我國從1975年就開始研發，25年仍沒拿到穩定合格產品。2000年，師昌緒主動召開了幾個座談會，最后上書黨中央列為“863”重點項目之一。經過幾年努力，高強度碳纖維的生產已立足國內，由過去的分散到現在采取統一領導，實現了碳纖維國產化。同時，師昌緒也一直介入碳纖維在飛機生產中的應用。

　　2000年，納米技術在國際上受到高度重視，師昌緒倡導成立了“納米科學中心”。同時，他意識到我國納米科技的研究與開發將進入無序競爭的狀態，上書國務院成立了“國家納米科學技術指導協調委員會”。

　　2004年，他主持召開我國軍工材料發展研討會，并制定了到2020年的發展規劃。

　　其次，師昌緒對我國材料發展提出政策性的建議。上世紀八九十年代，國際上刮起“傳統產業是夕陽產業”之風，我國也倡導“新技術革命”。一時間，傳統材料研究人員感到困惑，師昌緒在多個場合提出“開發新材料的同時必須重視傳統材料”，因為它是基建、制造業所必需。像我國這樣的大國，傳統材料的生產必須立足國內。1997年我國啟動重大基礎研究“973”的立項，開始只有農業、能源、資環、自動化與生命科學5個領域，1998年師昌緒寫信給國務院科教領導小組，才把材料領域加入。

　　我國材料領域的研究成果很多沒有得到推廣應用，是由于沒有達到工程化程度。為此，師昌緒等科學家上書國務院有關領導。得到批復后，他還主持召開了我國應盡快工程化幾類材料的會議。

　　第三，師昌緒非常重視中國科技界走向國際。“要想成為世界強國，科技必須先行，同時也要融于國際社會，其中學會和期刊是兩個重要標志”。

　　生物材料是當前最活躍的領域之一，由于國內8個學會都有生物材料學會，因而不能加入國際組織。師昌緒在中國科協的協助下，1997年成立了中國生物材料委員會，并加入了國際組織。現在，中國生物材料委員會在國際上十分活躍，并成功爭取2012年全世界生物材料大會在成都召開。

　　第四，師昌緒對我國科技設施建設作出很多貢獻。1984年我國開始建立國家重點實驗室，主要為基礎研究服務；1989年利用世行貸款又建了一批為應用科學服務的國家重點實驗室。師昌緒作為18人專家組組長，確定了不同領域的75個實驗室。此后，在他主持下，為已建實驗室的評估形成了一套成熟方案，做到了優勝劣汰，使實驗室增加了活力。

　　此外，師昌緒還向國家提出了大量富有成效的建議，無論是對我國科學技術還是產業發展都產生了重要影響。

　　師昌緒是一位閑不住的學者，即使他已90歲，仍然工作不停。僅2010年，他就在京主持或參加會議數十次，京外出差10次，接待不計其數的來訪者，同時，還寫作幾篇文章和大會特邀報告。