校史工作
 校史素材 
 网上校史馆 
当前位置: 首页 > 校史工作 > 校史人物 > 正文
国防科技工业战线的一面旗帜---张立同
2006-09-22 10:17   审核人:

2005年3月28日,在国家技术发明一等奖连续六年空缺后,经国家科学技术奖励办主持评审,西北工业大学张立同院士等发明的“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”项目获得2004年国家技术发明一等奖。

  “耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术” 项目研制的是一种“连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料”,这是一种新型热结构材料。它比铝轻、比钢强、比碳化硅陶瓷更耐高温、抗氧化烧蚀,它克服了陶瓷的脆性,类似金属的韧性。它可替代金属材料,解决目前航空航天器燃料20~30%浪费的问题,满足其向高速度、高精度、高搭载和长寿命方向发展的需求。

  成功研制这项技术的是张立同和她的团队。

  张立同是一位女性,堪称巾帼女杰。她是我国国防科技工业战线著名的材料专家,中国工程院院士,西北工业大学教授、博士生导师。



  在研制过程中,张立同院士领导的课题组经过近十年刻苦攻关,克服了种种困难,终于取得一系列硕果:

  ——突破了材料制造工艺控制难、周期长、成本高、材料性能低且不稳定、工艺难以连续化和严重环境污染等制约材料工程化的国际性难题,获得10项国家发明专利。

  ——建立了具有自主知识产权的短周期和低成本、高性能材料、精密成形与在线加工、连续性和可靠性,以及环境相容性为特点的制造工艺、制造设备和应用考核三个技术平台。该平台成功经受了6年1100多批次的考核,批量制造各类构件260余件,试件4200余件。构件成本为国际上平均成本的2/3以下,设备运行成本和制造周期均为国际上平均成本的1/3以下。产品价格与传统金属相当,解决了“用不起”的问题。近20种构件在各种航空航天器防热结构上均一次试车成功。其中,代替钨渗铜减重90%。

  ——该项目提出的“陶瓷基复合材料新型强韧化理论”,冲破了国际上“纤维性能越高越好”和“复合材料越致密越好”的误区,成为“高性能、低成本制备技术” 核心发明的理论支撑。在本领域国际权威刊物“Carbon”上连续刊登相关论文十余篇。发表的122篇学术论文被SCI、EI和ISPT国际三大索引收录114篇次。

  这项技术的成功在于其整体技术跻身国际先进行列,材料综合性能达到国际领先水平,打破了国际高技术封锁,走出了一条自主创新、跨越式发展国际前沿性材料的道路。并且,它的应用将对我国先进武器装备的跨跃式发展产生深远影响,并可广泛运用于军民两用领域。它不仅为陶瓷基复合材料高科技产业奠定了坚实基础,而且推动了交通运输、新型能源、化学化工以及机械等行业的技术进步。2003年获国防科学技术进步一等奖,2004年获得国家技术发明一等奖。

 

一条通向成功的艰辛之路



  那是1989年4月。张立同作为高级访问学者来到美国NASA空间结构材料商业发展中心的实验室,成为进入该实验室的唯一大陆学者,承担了美国未来大型空间站结构用连续纤维增韧陶瓷基复合材料的探索研究工作。她带领美国研究生,用一年半时间研究出三种低密度、高比强、高比模的陶瓷基复合材料,并通过了空间环境试验。



  1991年1月,张立同怀着报效祖国的强烈愿望带着国外的研究成果回到西工大。近两年的国外研究经历使她更明确了航空航天用结构陶瓷一定是高可靠性的理念,更坚定了发展“具有类似金属断裂行为的连续纤维增韧高温陶瓷基复合材料”的决心和占领这一高技术领域的信念。“但这个领域没有一批人,没有十几年时间是拿不下来的”。张立同深知这项事业的艰难,也明白团队对于这项事业的重要性。“幸运的是我有两个学生成来飞和徐永东,他们信任我,等着我回来。”回国后,为了搞研究,徐永东还把他仅有的一点研究经费交给张立同。“我知道,我们所作的事业也许很多年都会默默无闻,也许没有结果。他们选择我,我很受感动。”张立同回想起当初的情景,感慨万分。她清楚,“这是我们队伍的基础和核心的形成。”

  为了在我国发展连续纤维增韧高温陶瓷基复合材料,1992年,张立同和她的课题组在经费十分困难的情况下开始了艰难的事业。他们自制了一台热压机,因陋就简地搞起研究。那年,西安的冬天特别冷,为了调试热压炉,他们在冰冷的实验室度过了春节。功夫不负有心人,课题组很快在热压自增韧氮化硅性能上取得突破性进展。

  然而,90年代初的出国热和经商风冲击着他们。是放弃航空材料研究去搞开发,还是坚持发展陶瓷基复合材料的方向?她发动大家进行了热烈讨论,“我们不能散伙,既要做教授,还不能做穷教授”。“要发挥群体力量去赚钱,稳定队伍、积累资金、等待机遇发展陶瓷基复合材料”。大家形成了共识。从此确定了“航空为本、广打基础、重点突破、军民两用”的发展策略。1993年,全组齐心协力,当年就在高温陶瓷材料的应用开发上取得了很好的经济和社会效益。利用挣来的钱,还研制了一台纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料制备的小型CVI炉,拉开了“碳化硅陶瓷基复合材料研究”的序幕。这支队伍在经过了风浪冲击后,确立了航向,向着目标前进。

  很快碳化硅陶瓷基复合材料的研究有了结果,初步的性能数据令人鼓舞,也迎来了“九五”的发展机遇。经过不懈努力,“连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料”终于列为国防预研课题,而意想不到的困难却接踵而来。当把实验型技术与设备向工程型转化时,所遇到的困难几乎使张立同课题组对CVI工艺丧失信心!1995年,国际CVI碳化硅陶瓷基复合材料的技术鼻祖、法国波尔多大学Naslain教授被盛情邀请到西工大,希望能得到启示。Naslain教授在看过他们研制的设备后,毫无表情地说了两句话,“我掌握CVI工程化技术花了二十年,你们至少要用十年”。

  他们夜以继日地泡在实验室做试验,却做不出一炉性能合格的试样,“九五”课题中期检查时,差点被亮了黄牌。他们不服输!之后又先后做了四代CVI设备,试验了四百余炉次,整整用了三年时间,又是“一千个日日夜夜”,在1998年底终于制备出第一批性能合格的试样。此后,经不断改进,于1999年全面突破了碳化硅陶瓷基复合材料制造工艺与设备的一系列核心关键技术,材料的性能达到国际先进水平,从此打破了西方国家对我国的技术和设备封锁,获得了六项国家发明专利,形成了具有独立知识产权的制造工艺及设备体系,建成我国第一个超高温复合材料实验室,使我国一跃成为继法国和美国之后,全面掌握碳化硅陶瓷基复合材料CVI制造技术及其设备的第三个国家。采用该技术制备的多种SiC陶瓷基复合材料构件在不同发动机上均一次试车成功,在航空航天高技术领域和材料界引起轰动,许多人纷纷上门来商谈合作,国际会议也频频邀请张立同院士作报告。

  2001年,当Naslain教授再次来到西工大,看到大小各异不同规格的SiC陶瓷基复合材料构件非常惊讶。在近日给张立同院士的一封信中说:我一直在关注你们实验室的发展,我认为你们实验室不仅是一个中国的重点实验室,而且也是一个具有国际先进水平的实验室。



  “我把每次取得的成绩都看成是昨天,不断挑战新的一天”,张立同的话掷地有声,充分体现了她的创新精神。她是这样说的,也是这样做的。在这十几年当中,她和她的团队在科学的道路上一步一个脚印扎实地走过来了,并且在成绩面前没有止步。在全面掌握碳化硅陶瓷基复合材料CVI制造技术及其设备后,她提出了做强、做大的发展新思路。他们先后获得国家安全重大基础研究、国家863和国防基础研究等十余项国家项目的支持,建立了跨学科的合作队伍。目前,为满足国内外对SiC陶瓷基复合材料迅速增长的需求,他们已逐步形成了基础研究、应用研究和应用开发相融合的发展链条,努力发展产业、降低成本、建立中国品牌。

  如今,张立同领导的超高温复合材料国防重点试验室拥有1000平方米的国际化标准厂房,3000余平方米的实验大楼, 34台套、总资产4000余万元的自行研制的国内独一无二的复合材料制造设备和多台进口的复合材料测试设备,使该实验室成为了一个标准的国际化实验室。它不仅在国内同行中有很高的知名度,在国外同行中也享有盛誉。

  在实验室里,我们赞扬这座建筑简约、美观。张立同骄傲地告诉我们,这是他们自己设计的。环顾四周,砖灰色的墙、像原子结构的钢架屋顶,一盆盆具有生机的绿色植物… …透出了这座建筑主人们质朴、不张扬的性格,也表明了他们丰富的内心世界、博大深邃的眼光以及积极进取的事业心。

  现在,在这个实验室工作的教职工有32人。其中,教授7人,副教授3人,高级工程师2人,他们共同承担了超高温复合材料领域的国家级基础研究、自然科学基金、杰出青年基金、重点预研和“863”等各类项目42项,科研经费累计达5000多万元。如今,从这个实验室走出了200多名硕士、博士和博士后高层次人才;先后有20余项国家、省部级科技进步奖, 18项发明专利, 500多篇学术论文在这里诞生。2004年12月,张立同和她的团队主持的“技术创新平台培养高素质人才的实践” 荣获陕西省教学成果特等奖,同年被教育部纳入“创新团队发展计划”。这里可谓是人才辈出的摇篮,硕果颇丰的园地。

成功源于科学的创新精神



  “机遇总是垂青于有准备的人”,张立同把他们的成功归于这支团队持之以恒 、不懈的努力。其实远远不只这些。

  张立同科技创新团队之所以取得这样成绩,不仅在于有张立同这样一位德高望重的带头人,还在于她有一支勇于创新的队伍,以及他们共同创建的一个创新平台和一种高屋建瓴的理念,更重要的是在他们身上有一种科学的创新精神。

  —— 一位德高望重的带头人

  张立同1938年出生于四川重庆,她的童年是在抗日战争的战火中度过的,战争的经历在她幼小的心灵中刻下深深的烙印。她父亲是个忧国忧民的律师,父亲常说:“没有国哪有家”,“国家”在她心中深深地扎下了根。她中学就读北京女一中,曾被评为当时为数不多的北京市第一批三好学生。1956年,她以第一志愿考入北京航空学院热力加工系,1958年9月,随国家院系调整,她来到西北工业大学热加工系铸造专业学习。结束了五年紧张的大学生活,她没有回北京,选择了西工大。从此,张立同在西北这块沃土上开始了她几十年的奋斗征程。

  70年代初,她怀着对祖国的挚爱,对真理的追求,以及强烈的忧患意识,勇敢承担了“高温合金无余量熔模精密铸造叶片新工艺研究”课题。她发现了刚玉陶瓷型壳的高温软化变形机理和叶片的铸造热应力变化的特点,找到了叶片变形规律,首次从理论上全面揭示了航空发动机涡轮叶片在熔模铸造过程中的变形规律和本质,为无余量精铸工艺研究提供了重要理论依据;她领导课题组进行“无余量熔模精密铸造新工艺”研究,于1976年铸造出我国第一个无余量叶片,验证了无余量工艺材料的潜力;1980年,用铜川上店土型壳材料铸造成功我国第一批高精度、低粗糙度的低压一级无余量空心导向叶片。她们的无余量铸造工艺研究成果得到国际认可,使我国的熔模铸造水平进入了国际先进行列,为发展我国新型发动机复杂内腔叶片及薄壁复杂整体构件的生产奠定了理论和工艺基础。接着,她又带领课题组接连突破了“铝合金石膏型熔模铸造”和“高温合金泡沫陶瓷过滤技术”等航空重大课题的技术关键,1985年一举获得国家科技进步一、二、三等奖三项。

  1986年她获得了我国首届国家自然科学基金的资助。她指导研究生在高温陶瓷组成、显微结构与高温性能的关系、高温陶瓷中晶相与玻璃相变化规律等方面进行了深入的研究,提出了提高陶瓷型壳中温和高温抗蠕变性的显微结构设计及控制途径,创新了玻璃相的分析方法,解决了多组元非平衡系统中相计算的难题。这些研究成果引起国内外高温陶瓷界的关注,在著名的“美国陶瓷学会会誌”等国内外著名刊物上发表论文多篇,还被SCI和EI收录。这些系统的研究成果为她后来步入高温结构陶瓷领域奠定了坚实基础。

  取得如此成绩,张立同并没有固步自封,沾沾自喜。90年代,她以惊人的学术洞察力,把目光瞄准了高温结构材料发展这个新领域。一些好心人劝她:这是一个很容易就陷进去的领域,有多少人研究都没有搞出名堂,你可要慎重啊!

  明知山有虎,偏向虎山行,她以自己敏锐的眼光,果敢的魄力,根据国际高温结构材料的发展趋势,建立了科技团队,用超前的思维和战略的目光抢占了陶瓷基复合材料这一国际前沿领域。

  90年中期,学校推荐张立同参评中国工程院院士,被她婉言谢绝。学校只好背着她将材料整理好,逼她 “就范”。结果在1995年,张立同以全票通过当选为中国工程院院士。当她得知消息后,仍旧一如既往,天天做试验,潜心搞研究。有人说,“你可以去当副校长了。”张立同谦逊地回答:“我热爱搞研究,喜欢我的事业。”并诙谐地说,“我只适合当课题组长。”

  十年磨一剑,在经历了无数次的失败后,她终于在陶瓷基复合材料研究上走出了一条成功之路,获得了巨大成功。她又一次使同行们刮目相看。不仅如此,这一次她还站到了领奖台上,获得了一份沉甸甸的金牌,赢得了鲜花和掌声。

  这就是张立同,一位学术精湛、才华横溢、具有创新精神的学者。

  几十年来,张立同以赤诚的爱国之心和强烈的报国之志深深扎根于西北这块热土中,把自己的理想追求融化在科技发展和国防事业之中。她在师生中有极高的威望,人们都由衷地尊称她为“大师”。

  —— 一支勇于创新的队伍

  在工作中,张立同身先士卒,用同事的话说,她既是司令员又是战斗员。她用自己高尚的人格魅力感召大家,组成了一个团结协作、气氛和谐的团队。

  张立同非常重视团队在技术创新中的关键作用,早在10年前,她就明确提出“只有技术上的创新才能在科研项目中取得跨越式发展,而技术创新往往是集体创新,需要一支高素质的青年教师队伍和技术人员队伍”。

  因此,张立同注重建立团队并发挥团队每位成员的作用,并殚精竭虑地建立一个适合年轻人成长的学术梯队。尤其是对她的两员大将、追随她多年的学生、如今已是教授、博士生导师的成来飞和徐永东,她要使他们承担重担,成为顶梁柱。“为了把事业持续下去,必须使他们各得其所,各负其责。” 张立同说,前些年他们放弃了许多出国的机会或是去别的好单位的机会,只忙于建实验室做试验。当时论文也发表不出去,更别说参加评奖、获奖。现在我们的事业有了起色,我们的队伍要靠他们去建立,我鼓励他们,要各自找准自己的研究方向,逐渐有各自的特色,建立各自的队伍。

  除了成来飞和徐永东,在张立同创新团队中,还有国家杰出青年基金获得者、西北工业大学材料学院院长、博士生导师李贺军教授;有西北工业大学材料学院复合材料系主任、西北工业大学“523”优秀科研人才、博士生导师李克智教授;有曾在前苏联乌克兰科学院作访问学者的博士生导师乔生儒教授等。这些骨干成员在重大项目的技术攻关中发挥了主导作用。

  张立同认为,搞事业尤其国防科技事业,不仅需要团队而且是一支有凝聚力的团队来进行。“要建立一个具有凝聚力的队伍,并不比搞一个项目容易”。然而,凝聚力不是“强扭的瓜”,不是靠说教,而是一种自然的聚合力。“她非常关心团队的每一个成员,根据每个人不同的特点,替他们考虑待遇、研究方向等。”她就是这样实实在在地爱护关心团队中的成员,使他们甘心情愿地融入在这个集体中。

  “下一步我们的发展模式是要建成有核心领导、有年轻教师各自带分支队伍的团队。同时,我们会将各方面条件成熟的同志派出到国外学习。这样有在国内工作的,有在国外学习的,可以掌握国际的前沿的发展动态,建立一种交流机制,同时也形成一个合理的人才结构。”张立同院士介绍说。

  十多年来,张立同科技创新团队从小到大,从弱到强,在共同的事业中,他们经风雨,共患难,既经历了成功的喜悦,更多的是经受住了失败的打击,在创新中发展,在发展中壮大。

  如今,这支队伍已成长为一支以年轻博士教授为骨干力量,实验技术人员和研究生群体为主要成员的具有高学历、高素质、高效益、敢于创新的科技团队。



  —— 一个科学先进的创新平台

  在国外做访问学者期间,张立同不仅参与研究,还注重学习国外先进的管理经验。她注意到,美国之所以科技发达,在于有一套科学先进的创新平台。回国后,她把平台建设当作一项非常重要的工作来做。
 
  她提出了“技术创新需要大团队,大团队需要大平台,大平台才能出大成果”的理念,并在多年的发展中创建了技术平台、设备平台和考核平台。这种理念与目前教育部提倡的非常吻合。

  在平台建设的过程中,他们把基础研究、应用基础研究和应用研究三者紧密结合起来,为持续创新提供了动力,逐步占领了研究领域的制高点。

  在技术平台和设备平台的建设中,他们研制出了各种性能测试材料,为航空发动机、冲压发动机、空天飞行器、固体火箭发动机制造了大、中、小型各种构件,解决了试车考核中材料的全温域防氧化等问题。

  1997年,张立同科技创新团队又提出了以技术创新带动平台建设,以平台建设带动实验室建设的目标,在这张宏伟蓝图的规划指引下,2004年,西北工业大学超高温结构复合材料国防科技重点实验室获得批准立项建设。
 
  张立同创新团队的实践证明,通过技术创新带动平台建设,以平台建设带动实验室建设的发展道路具有强大的生命力。

  —— 一种高屋建瓴的发展理念

  张立同不仅是一位出色的科研人员,更是一位优秀的教师。

  在长期的教学和科研实践中,张立同和她的创新团队把教书与育人相结合,把教学与科研相结合,把握前沿、高屋建瓴,总结出了一套独特的教学理念。

  她提倡,高校科技工作者应遵循两条原则:一是要有创新性思维和辩证性思维;二是要做到“三高”和“三发”。“三高”即论文要有高质量,科研要有高水平,工作要有高效益;“三发”即在国家的发展中求得学校的发展,在学校的发展中求得个人的发展。 这是张立同自身工作的写照,也是她创新团队工作的写照。

  秉承“三高” 和“三发”指导思想,张立同建立起一支团结协作、富有创新力的学术团队。这个团队建造的超高温国防科技重点实验室目前已成为一个提供全方位材料科学研究的舞台,一个真正产学研相结合的舞台,一个年轻人可以施展才华的舞台。

  科学无止境,创新也无止境。十几年来,张立同创新团队付出了艰辛,换来了成功。他们坚持不懈的进取精神和坚忍不拔的创新毅力,充分体现了“特别能吃苦,特别能奉献、特别能战斗、特别能攻关”的载人航天精神。

  张立同科技创新团队是一支具有凝聚力、创造力和战斗力的杰出团队,是国防科技工业战线的一面旗帜。

  目前,该团队正结合“985”二期工程科技创新平台的建设,踏上了以陶瓷基复合材料为主的超高温复合材料的新的征程。

 

关闭窗口