葛昌純：我國冶金科技“領(lǐng)路人”

曹鈺 周瑞娟

葛昌純，浙江平湖人，1952年畢業(yè)于唐山交大冶金工程系，1952～1985年在冶金部鋼鐵研究總院工作。1980～1983年獲洪堡基金資助在德國從事材料研究。1986年至今在北京科技大學(xué)工作。長期在第一線從事核材料、粉末冶金與先進(jìn)陶瓷研究，為我國“兩彈一星”事業(yè)作出了重大貢獻(xiàn)。他是我國粉末冶金奠基人之一、核反應(yīng)堆材料和先進(jìn)陶瓷開拓者之一。2001年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士、2004年當(dāng)選為世界陶瓷科學(xué)院院士。2016年11月被中國金屬學(xué)會(huì)授予“冶金科技終身成就獎(jiǎng)”。

苦難經(jīng)歷磨煉出精忠報(bào)國的堅(jiān)強(qiáng)意志

本應(yīng)在平湖長大、接受傳統(tǒng)教育的葛昌純的命運(yùn)卻因?yàn)槿毡镜那秩A戰(zhàn)爭而徹底改變。日軍和漢奸劫掠、燒毀了葛宅、稚川中學(xué)和藏書樓。父親也在此離亂中病故。高中求學(xué)期間，為了盡早工作補(bǔ)貼家用，他萌生了提前高考的想法。高二剛結(jié)束，試著參加高考的他，竟一舉成功，被唐山交通大學(xué)錄取。在著名冶金學(xué)家鄒元曦的鼓勵(lì)下，懷揣著對母親和兄姐辛苦養(yǎng)育的感念，對國難頻仍的痛心，以及對這個(gè)百廢待興國家未來的憧憬，葛昌純踏上了北上求學(xué)之路。當(dāng)時(shí)才15歲的他，是全校年紀(jì)最小的學(xué)生。

唐山交大冶金系擁有一支由留學(xué)過歐美和國內(nèi)優(yōu)秀學(xué)者組成的教師隊(duì)伍，葛昌純決定到冶金系學(xué)習(xí)。在這里他受張文奇、章守華、徐祖耀等名師影響激發(fā)，提升了學(xué)術(shù)興趣。三年后，第一個(gè)五年計(jì)劃開始，葛昌純提前畢業(yè)并被分配到冶金工業(yè)部鋼鐵工業(yè)綜合試驗(yàn)所（今鋼鐵研究總院）冶金研究室工作。

土生土長的濃縮鈾復(fù)合分離膜的主要奠基人

不論是制造原子彈、氫彈、核潛艇還是核反應(yīng)堆都需要用鈾-235，但鈾-235在天然鈾中的含量只有0.7%，要使鈾-235濃縮，必須采用當(dāng)時(shí)唯一已工業(yè)化的氣體擴(kuò)散法，而此法的技術(shù)核心就是分離膜。制造分離膜是一項(xiàng)技術(shù)難度極大、涉及多學(xué)科的尖端技術(shù)。所謂復(fù)合分離膜是一種分布著數(shù)量極多且極小的納米級微孔，比紙還薄的雙層片狀金屬薄膜。它能夠?qū)?35UF6與238UF6混合氣體進(jìn)行分離，從而將天然鈾礦中所含鈾-235的濃度由0.7%提純到制造原子彈、氫彈需要的90%以上。

通過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)他認(rèn)識(shí)到復(fù)合分離膜比單層分離復(fù)雜得多，底材不僅起支撐作用，而且對性能參數(shù)有著重要影響。當(dāng)時(shí)正值困難時(shí)期，他經(jīng)過數(shù)不清的晝夜奮戰(zhàn)，終于推導(dǎo)出關(guān)于雙層分離膜特性參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系式，以及兩層參數(shù)之間的搭配關(guān)系式，為復(fù)合分離膜的研制奠定了理論基礎(chǔ)。

解決氟化過程中滲透性嚴(yán)重下降難題

橫亙在專題組面前的最后一個(gè)難關(guān)是防腐蝕處理。核心組領(lǐng)導(dǎo)派葛昌純到電化學(xué)組去兼任組長，和副組長李基發(fā)、徐溫崇領(lǐng)導(dǎo)全組攻關(guān)，李文采副院長還將自己的有電化學(xué)基礎(chǔ)的研究生吳幼林調(diào)來協(xié)助工作。葛昌純首先用幾個(gè)晚上學(xué)習(xí)掌握了兩厚本電化學(xué)書的主要內(nèi)容，然后和吳幼林一起反復(fù)實(shí)驗(yàn)。按一般電化學(xué)理論，在恒電位區(qū)處理一段時(shí)間就能生成致密的膜，但總過不了腐蝕關(guān)，一般認(rèn)為過鈍化區(qū)是禁區(qū)，在該區(qū)處理會(huì)大量冒泡形成疏松多孔、不耐腐蝕的厚膜。但葛昌純大膽設(shè)想能否經(jīng)過禁區(qū)處理后再回到恒電位區(qū)，使疏松厚膜滲復(fù)上致密薄膜，形成又厚又致密的能耐腐蝕的膜呢？實(shí)驗(yàn)證明他的大膽設(shè)想是正確的。腐蝕關(guān)的突破標(biāo)志著復(fù)合分離膜研制成功。

1985年“乙種分離膜的制造技術(shù)”項(xiàng)目獲國家發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，葛昌純是第一發(fā)明人，對此項(xiàng)發(fā)明的九項(xiàng)發(fā)明權(quán)限中的六項(xiàng)作出了重要貢獻(xiàn)，為后續(xù)研制成功的丁種、戊種和己種分離膜奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。他將一生中最寶貴的青春年華獻(xiàn)給了“兩彈一星”的崇高事業(yè)。

為核反應(yīng)堆關(guān)鍵材料研究奠定基礎(chǔ)

20世紀(jì)90年代中期起，葛昌純繼續(xù)當(dāng)年分離膜會(huì)戰(zhàn)時(shí)期奠立的核材料研發(fā)興趣，開始把精力投在受控核聚變堆服役條件最嚴(yán)酷的面向等離子體材料的研究上?？煽睾司圩兌寻l(fā)電被普遍認(rèn)為是一勞永逸解決人類能源問題的主要途徑，但其實(shí)現(xiàn)卻極其困難，特別是必須要研發(fā)出面向等離子體材料，即直接面向聚變反應(yīng)，能夠耐等離子體輻照的第一壁和偏濾器，這是極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。早在我國加入國際熱核聚變反應(yīng)堆計(jì)劃（ITER）前的1996年，葛昌純向國家有關(guān)部門提交了頂層設(shè)計(jì)項(xiàng)目《耐高溫等離子體沖刷的功能梯度材料研究》建議書。第二年4月，他的申報(bào)材料獲批國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目。經(jīng)過三年研究，葛昌純團(tuán)隊(duì)開發(fā)出六種第一壁候選材料，其中五種在國際上尚未見報(bào)道。此項(xiàng)成果獲2008年中國材料研究學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

在中國加入ITER后，葛昌純領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)深入開展鎢基第一壁和偏濾器材料（PFM）的制備研究；在“973”項(xiàng)目“超臨界水裂變堆的應(yīng)用基礎(chǔ)研究”立題后，他的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)裂變堆關(guān)鍵材料研究，取得一系列創(chuàng)新成果。

為我國粉末冶金和先進(jìn)陶瓷事業(yè)開拓創(chuàng)新

葛昌純在粉末冶金領(lǐng)域作出了以下開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)：建立起我國第一個(gè)納米材料實(shí)驗(yàn)室并研制成功一系列納米粉末和納米材料。他對我國還原鐵粉生產(chǎn)進(jìn)行了全面技術(shù)改造，研制和生產(chǎn)成功質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平的二次還原鐵粉，為武鋼建立我國第一個(gè)還原鐵粉基地奠定了基礎(chǔ)。在國內(nèi)首先研制成功全密度、無偏析、使用壽命為熔煉高速鋼3～7倍的粉冶高速鋼FT15、粉末鍛造FP18插齒刀和噴射成形FP9V模具與軋輥，建立起我國第一個(gè)粉末高速鋼中試基地；分別與北京特鋼、雅安機(jī)器廠合作建立起我國第一臺(tái)預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞熱等靜壓機(jī)和第一臺(tái)雙2000（2000℃、2000atm）熱等靜壓機(jī)；和韓鳳麟合著出版我國第一本論述各種制粉技術(shù)的專著《鋼鐵粉末生產(chǎn)》；用羰基法從鎳冰銅提取鎳代替電解法節(jié)電94%。1980年，他作為洪堡基金會(huì)研究員應(yīng)馬普所粉末冶金實(shí)驗(yàn)室主任G. Petzov邀請從事重合金和鐵銅合金液相燒結(jié)機(jī)制的研究，連續(xù)發(fā)表了三篇論文，經(jīng)常被國際著名學(xué)者引用。

葛昌純院士說：“我們國家正在迅猛發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國夢，我還有很多事情要做?！彼麕е耙欢ㄒ灾鲃?chuàng)新”的信念，至今仍堅(jiān)守在科研工作的第一線，每天都準(zhǔn)時(shí)出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室，手把手地指導(dǎo)研究生，關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)他一定要親自參加指導(dǎo)，經(jīng)常加班到深夜。無論是粉末冶金、先進(jìn)陶瓷或是核材料、空間太陽能發(fā)電等新能源材料研究，都貫穿著他材料報(bào)國的熱忱信念。