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斯人虽去,风范长存丨缅怀中国金属物理奠基人柯俊先生

时间:2017-08-10来源:科学出版社 点击: 百度搜索

【导读】国际著名金属物理学家、科学技术史学家、高等工程教育家、中科院院士柯俊先生于昨日与世长辞,享年100岁。 先生已逝,但其学术贡献永镌史册。本文介绍了柯俊先生的主要学术成就及贡献......
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国际著名金属物理学家、科学技术史学家、高等工程教育家、中科院院士柯俊先生于昨日与世长辞,享年100岁。

先生已逝,但其学术贡献永镌史册。本文介绍了柯俊先生的主要学术成就及贡献,以此缅怀柯俊先生。

柯俊院士是国际著名的金属物理学家、科学技术史学家和高等工程教育家。“一二 • 九”运动时期,他是天津“一二 • 一八”大示威的重要组织者之一。抗日战争时期,他是穿梭于越南、缅甸、印度密林群山之中的物资运输队长。留英期间,他在钢中首次发现贝茵体切变机制,是贝茵体相变切变理论的创始人。新中国成立后,他创办第一个金属物理专业和冶金物理化学专业,是中国金属物理学科的奠基人。“文化大革命”后期,他将现代实验方法引入冶金考古研究,是中国定量冶金考古研究的开创者。20世纪90年代初,他积极推动了国家高等工程教育改革,是工程教育改革的先行者和领航员。

贝氏体相变切变理论的创始人——国际称道的Mr.Bain

钢及铜合金在进行热处理时,从高温冷却到一定温度的过程中,晶体结构和组织会发生变化,在较缓慢冷却时形成韧性高的珠光体(如钢轨),在快速冷却到较低温度时则形成硬度高的马氏体(如淬火钢)。美国学者E.C.Bain和Darerport最早发现在珠光体和马氏体转变过程之间存在另一个组织——贝茵体,当时的欧洲学界称之为中间转变产物,但其转变机制并没有得到阐明。

一直以来,人们都认为贝茵体——现在一般称之为贝氏体——转变的原因是由于钢中原子扩散形成的,扩散学派成为当时解释这一现象的主流学派。1951年,柯俊在研究的过程中,首次发现并提出钢在相变过程中固溶体分解时,贝茵体转变的切变位移机制,证明其是与珠光体、马氏体不同的相变,建立了贝氏体相变切变理论。这一突破性成果在国际上引起了极大的反响,并逐渐形成了全世界对这一现象研究的主流学派——切变学派,迄今仍得到英国剑桥大学、牛津大学、美国伊利诺伊大学、麻省理工学院、加州大学,以及欧洲、日本等金属材料科学学者们的承认。多年来,贝茵体相变的理论一直成为国际相变会议的组成部分。

20世纪50年代柯俊亲手制样并拍摄的金相照片

a图:贝氏体表面浮突;b图:将试样再稍稍抛光去掉浮突后,同一视场的组织。

《冶金学与冶金工程》系列丛书之一《金属结构》的作者,芝加哥大学C.Barre教授,将1952年再版的新书赠予柯俊,扉页上为:“为我们在1952-1953年有机会多次美好的讨论。”道出了柯俊与C.Barre教授之间深厚的友谊,书中第571页更是加入了柯俊与A.Cottrell的私人通信,信中告知即将发表的有关贝茵体相变研究的新结果。

回国后,柯俊从未间断对合金中贝茵体相变机理的深入研究,1956年,柯俊与Cottrell发表的著作——The formation of Bainite (JISI172 1952)和他的创新研究成果——《钢中奥氏体中温转变机理》获得当年国家自然科学三等奖,这是北京钢铁学院建校以来的第一个国家级科研奖。同时,柯俊指导相55级的赵家铮研究钢中魏氏组织提出和实验证明是由贝氏体切变机制相变的结果,共同写成《亚共析钢中α铁的魏氏组织》发表在《金属学报》1956年1卷2期,与国外某些学者认为的是扩散形成机构的表述不同,文中表明:“试验证明亚共析钢中魏氏组织的α铁系以贝茵体型相变的机构形成,相当于无碳贝茵体。奥氏体晶粒尺度、碳含量、温度以及冷却速度对魏氏组织的影响都很容易根据贝茵体形成机构的理论加以解释。”

60年代起,柯俊便开始指导其学生张学华等开展有色金属合金的贝茵体相变的研究。1977年起柯俊又指导贺信莱等参加了硼在钢中作用机理的研究,紧密结合我国低碳高强贝茵体钢种的生产与发展进行研究并取得重要成果,而且在含硼贝茵体钢中获得了有关贝茵体形成机制的新的实验证据。80年代以后,在国家自然科学基金和教委基金的支持下,他指导柳得橹、吴杏芳以及研究生孙永谦、李秋华、魏鎏英等人在不同的合金系中通过对不同方式形成的贝茵体形貌及特征的深入观察和细微分析,进一步提供了相变切变机制的证据。众多研究成果使柯俊在国际上产生了越来越重要的影响力,国际学术界围绕贝茵体相变的“切变理论”在长久以来一直进行着探索与争论。

1988~1990年,柯俊主持国家自然科学基金重点项目“贝茵体相变机理”的研究。国内几位著名的贝茵体专家,如西北工业大学康沫狂、海交大俞德刚、天津大学刘文西、清华大学方鸿生、西南交大刘世楷、重庆大学徐启昆等学者带着各自的团队都参加了该项目,在全国范围开展了对贝氏体相变的深入探讨、共同切磋与交流,在国际上形成了很活跃的力量。

在西南交通大学召开第二届全国贝茵体相变讨论会上,柯俊发言,并与专家亲切交谈

1989年在美国芝加哥、1992年在美国夏威夷召开了国际贝茵体相变会议,柯俊、柳得橹在会议上准备了高质量的论文。在几次国际会议以后,贝茵体相变的“切变学派”成为主流学派。

柯俊在贝茵体研究上所做出的杰出贡献得到充分肯定,欧共体1966年出版由A.Schrader 和A.Ros主编的《De FerriMetallographia》一书——英、德、法文——第二卷“Fundementals of Metallogaphia”中,把钢中切变机制生成的无碳贝茵体称成“柯氏贝茵体”,柯先生本人也被以Mr.Cohen为首的许多国外同行称为Mr.Bain。然而,面对学界对于“柯氏贝茵体”的高度评价,柯先生表示反对。先生觉得贝茵体是30年代初美国人Bain等发现的,他只是对它做了进一步的研究,所以并不同意用自己的名字进行命名。郑板桥有诗云“未出土时先有节,已到凌云仍虚心”,是先生面对学术勤奋精进、面对名誉淡薄悠远的最好写照。

创建中国第一个金属物理专业

在新中国建立的第一个五年计划时期,我国以发展重工业为重点,首先发展钢铁工业。柯俊本科从化学系毕业,深知物理化学与金属材料之间的关系,到北京钢铁学院后不久,向魏景昌常务院长及教务长魏寿昆教授提议建立金属物理专业及金属物理化学专业,以培养适应钢铁技术迅速发展和从事交叉学科新方向的人才,得到他们的支持,于1956年开始筹建金属物理化学专业。关于创建金属物理专业的情况,在第九章中有较详细地论述,此节只对筹建金属物理化学专业初期新了解的情况记述于下,以揆读者。

朱元凯教授是当时具体筹建金属物理化学专业的当事人,他回忆说,柯俊教授对金属物理化学专业的筹建是有过具体指示的,1955年他是物理化学系主任。在建设金属物理化学专业,柯俊有功不可没的建树,从制定教学计划、培养中青年教师、指导如何开展科学研究等,柯俊都有亲自参与。朱元凯当时的宿舍在一斋,柯俊曾亲至宿舍送给他有关脱硫的外文文章,并给他讲解,令朱元凯备受感动。

朱元凯教授说:“当时制定金属物理化学专业教学计划,我是在柯俊和高贻善领导下进行的。根据原苏联莫斯科钢铁学院冶金过程物理化学专业的教学计划为蓝本,他们两位一是强调数学、物理类的课重要,另一位主张以化学类的课为主,两人各述己见,争执不下,我也没有办法判断,我只能都听,结果使这个专业第一届招生的物化62执行的1957年教学计划总学时达4000多,负担过重,以后不得不年年减负、修订。”铁56毕业生钟天驹教授说:“金属物理化学专业的筹建与柯俊教授是有关的。1956年毕业分配时我想去工厂,不愿意留校,领导告诉我是留在新成立的理科专业。朱元凯分配我和另一位留校的胡瑞福负责冶金物化专业实验室的建设,派我去了上海冶金陶瓷研究所调查。”

1957年钢铁学院招收第一届金属物理化学专业的学生。在招生简章中对金属物理专业介绍为:“冶炼物理化学是近五十年发展起来,而且正在迅速发展的科学,它对强化冶炼过程以及控制金属成分已经做出了重大贡献。”“我国目前在这方面的研究还很少,从事这方面的研究人员更为缺乏,所以必须大力培养干部,迅速加强这方面的研究,才能使我国冶金工业的科学技术水平在短期内达到国际水平。”

20世纪50年代末摄于理化楼前

右三方正知,右四高诒善;左一李恒德,左二肖纪美,左三柯俊

1960年在钢铁学院召开金属学会冶金物理化学学会年会时,魏寿昆、柯俊、中南矿院的陈希民教授等人考虑到当时冶金发展的需要,开会决定将金属物理化学专业改名为冶金过程物理化学专业。1962年中国科学院在上海召开了第一届全国冶金物理化学学术会议,并出版了论文集,这标志着我国冶金物理化学学科发展的起点。1978年物理化学专业招收第一届硕士生,1981年招收第一届博士生,1987年被国家教委评为全国重点学科。

中国冶金史研究的开拓者

编写《中国冶金简史》

中国古代冶金技术有辉煌的成就,并在古代社会发展、建设中处于极为重要的地位,但是却很少留下有价值的文字记载和历史资料。20世纪中叶,我国着手进行科学技术史编撰,北京钢铁工业学院根据中国科学院科学史委员会的安排,进行中国冶金技术史的编写工作。1966年,在北京钢院图书馆馆长胡庶华教授的带领下,图书馆里九位老教师对二十四史及古文献中所有“金字旁”的汉字一一作了摘抄,并将其做成卡片作为编写冶金史的基础资料。但是作者和领导们都一致认为编写的这版冶金史不能“有料无史”,必须重新搜集材料编写书籍。

北京钢铁学院受冶金工业部、国家文物事业管理局和中共北京市委的委托,要编写一部《中国冶金简史》,为此成立了由“工人、教师、干部”组成的“三结合”的《中国冶金简史》编写组,柯俊作为“重要的专家”,参与其中。

1974年初的北京钢铁学院校园仍然受着“文革”的影响,还没有恢复正常的教学秩序。柯俊在学院的“理论组”接受“再教育”。在这混乱动荡的局势中,对满怀希望从海外归来投身于新中国建设的老一辈专家教授们而言,受摧残的不仅是被殴打隔离的身躯,更加煎熬的是精神上的痛楚。柯俊始终坚定信念,即使在遭受不公的待遇时仍不卑不亢,一心担忧着学校的建设和祖国的发展。

由于在文革期间,学校图书馆资料大量流失,资料搜集工作举步维艰。再加上教师们的科研工作都长期停滞,许多人都没有相关的工作经验,对如何编写冶金史更是一片空白。尽管工作量大,困难重重,任务十分艰巨。编写组的成员们在柯俊等人的带领下,都憋着一股劲,决心完成好这项任务。暑假期间他们都没有回家休假,坚守在空旷的学校里,继续从事冶金史编写工作。参加工作的有当时学院各单位及实验室约百人,经过1年多不懈努力奋战,编写组最终于1976年底向科学出版社交了一份完美的答卷,《中国冶金简史》一书于1978年2月由科学出版社正式出版。

在柯俊的努力下,冶金史编写组逐渐发展成为学校的冶金史研究室,后成立为冶金与材料史研究所,开展了大量的冶金史的研究,取得了丰硕的成果。1978年,作为研究所成立初期,由黄务涤主要执笔的一书《中国古代冶金》由文物出版社出版。2006年韩汝玢教授得知日本希望将《中国古代冶金》翻译成日文出版。作为研究所数十年前集体的研究成果,原冶金史研究室的主任邱亮辉教授、此书的主要执笔人黄务涤教授,均已离任多年,需要与他们汇报联系,并且要得到现任冶金史研究所所长梅建军教授的意见。一系列的沟通与协商进行的非常顺利,责成韩汝玢为全权代表。他们得知此书能以日文出版都很激动,30年前的一本小书至今还能为日本的冶金史研究工作者作为参考书出版是非常荣幸的!令大家极为感动的是,耄耋之年的馆充教授亲自翻译并积极联系出版事宜,监译者也是日本著名冶金学家,由日本庆友出版社出版发行。为尊重历史,此书在翻译、出版时没有进行修订。研究所的同仁衷心感谢日本铁钢协会社会铁钢学部“铁的历史及其技术和文化”机构座长高桥礼二郎先生对《中国古代冶金》一书的译制出版的大力支持,此书作为中日双方密切合作研究的开始,为促进两国学者共同研究“东亚冶金史”做出了重要贡献。

开启定量冶金考古研究的新篇章

编写冶金简史的工作,让柯俊及其合作者在中国冶金简史的漫漫长河中畅游了一番,也开启了他科研生活中崭新的一页,定量考古冶金学在他的细心培育下逐步发展和完善起来。柯俊曾说:“夏商周断代工程的科技研究等活生生的例子证明,前沿科学技术已经成为考古鉴定和研究不可或缺的一个方面,在考古事业蓬勃发展的今天,科技工作者与考古界要密切地结合起来,为考古学家、历史学家服务,争创更好的科研考古工作和结果。”

柯先生认为他们所要研究的不仅是冶金史的问题,也是考古学的问题。因此他将冶金与材料史研究所定位为合作研究,即为考古、文博单位服务,严格遵守考古的规矩,这也是研究所的主要特色。柯俊等一直重视并倡导冶金与考古的结合,要求工作人员及学生重视和考古部门的关系,强调用现代技术手段把出土的金属文物或冶金遗物所包含的信息尽量发掘出来。

的确,考古学和历史学对了解中华民族古老文明的发展及其对人类的贡献,对深刻认识自然和人类关系的历史变迁,对预见我国未来的发展等都有非常重要的作用。即使有着丰富的历史文字记录,中华五千年的文明发展仍然是不甚清楚的。历史完全依靠史书是远远不够的,因为有的文字记载并不全面,有的是后人和外行人撰写的,并不准确。因此这些记载需要经过科学技术的研究并参考考古发现充实、观察才能判断、区分真实与假象,史实和传说。通过先进的科学技术考古,“其研究成果和确定的史实一定会增进和深入了解历史发展的进程,并发挥重要的作用”。

文革结束后,柯俊更加全身心地投入到冶金史的研究工作中。在冶金史研究所刚成立的5、6年时间里,柯俊等人“主要是诚心诚意地为考古、博物馆和历史工作者服务,到全国各地的考古和文博单位学习和探索我们能做什么,怎么去做,能解决什么问题”。一旦发现新材料、新成果,他们取样后必定很快加以修复,从多角度、多层面挖掘文物信息。“比如在做早期铁器研究的时候,这究竟是早期人工冶铁或钢?还是陨铁?这就要求多角度、多层面来说明为什么不是、为什么是。”柯俊要求冶金与材料史研究所的教师们要严格遵从科学工作的要求,不要夸大自己的研究成果。与此同时,柯俊特别强调必须尊重考古科研人员的成果,只要考古报告(或简报)不发表,即使研究成果压后15年甚至20余年,研究所的老师也绝不能抢先发表。这样的事例很多,并已经成为“规矩”被冶金史研究所的老师们认真地遵守着。

本文摘编自丛书《科学与人生:中国科学院院士传记》中由韩汝玢、石新明编著《柯俊传》第五章、第六章及第八章,内容略有删节改动。

(责任编辑:Labtoday)
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