中國材料學先驅衝破阻撓回國研製多種航空合金
顏鳴皋是我國材料科學的先驅、著名材料科學家、金屬物理學家、一代宗師、中國航空鈦合金創始人、我國航空材料的奠基人。
新中國成立之初,顏鳴皋衝破阻撓回到祖國,把畢生精力獻給了祖國的航空事業,為國防科技工業做出了卓越貢獻。顏鳴皋致力於材料科學研究和航空材料技術體系建設,在鈦合金、高温合金、鋁合金、先進非金屬材料、複合材料、疲勞斷裂與壽命分析等領域取得豐碩成果,主持和指導了一批重要新材料及關鍵部件的研製,豐富和發展了合金強化、金屬織構、疲勞斷裂、壽命評估等材料科學理論,培養和造就了一大批材料科學與工程應用研究的傑出人才。
中國金屬織構理論的先行者
顏鳴皋長期致力於物理金屬和材料科學研究。早在1944年,他就擔負了中央工業試驗材料試驗室的籌建工作。1947年,顏鳴皋於美國耶魯大學研究生畢業時,發表了題為《金屬加工織構研究》的論文。在這篇論文中,他採取理論分析方法,第一次同時對3種常見晶系的滑移系與加工織構作了推算,受到了國際冶金界學者的重視,並被英、美、德等國學者在織構專著中列為較完整和成功的織構形成理論之一,對金屬加工織構的研究產生了一定的影響。1948年,顏鳴皋所進行的鋁單晶橫斷彎曲試驗研究工作取得新的進展,提出晶體塑性變形的顯微彎曲新假説。
在美國切斯銅加工廠研究部進行純銅加工與再結晶織構的研究時,他把X光掠射法應用於織構的測定,研究了微量雜質磷在固溶和化合物狀態下對再結晶織構的影響,提出了獨到的見解,並應用於指導生產實踐。
顏鳴皋對織構理論的研究在國外引發了一定的轟動,他在對幾種常見晶系的金屬晶體結構類型、織構成長機理、織構控制及其在生產過程中的應用等方面開展了大量的系統研究後,完成了一系列論文和專著,給國內帶來了長遠的影響,也給今後織構研究者們提出了一系列新的研究課題和研究方向,如織構形成的動力學、形變帶與織構的關係、合金元素對織構形成的影響關係、織構與材料性能的定量關係等。
中國航空鈦合金研究的創始人
1949年,顏鳴皋獲得工學博士學位後,接受美國紐約大學工學院化工系尼爾森教授的邀請,負責鈦合金實驗室的籌建工作,並在留學生錢定華的協助下,建立了一台可熔鍊紐扣錠的小型真空非自耗電弧爐。期間,他們接受美國陸軍部的委託,開展鈦-碳、鈦-氮平衡相圖的研究。顏鳴皋承擔的鈦合金相圖和加工織構的研究這兩個課題當時在國際上還沒有開展研究。不久,顏鳴皋的課題就取得了革命性的突破。他首次提出了關於鈦合金的拉伸、壓縮與軋製織構的晶格位向德學術報告,受到有關方面的高度評價,被一些鈦合金的權威著作引用。
1951年顏鳴皋衝破重重阻撓回國,在北京工業學院(現北京理工大學)冶金系擔任教授,1956年顏鳴皋參加了《1956-1967年國家科學技術發展遠景規劃綱要》的編寫工作,他倡議的開展鈦合金研究被列入了規劃,是72個重點攻關項目之一,為我國鈦合金的研究和發展開闢了一條康莊大道。
1956年,第二機械工業部航空工業局北京航空材料研究所(現在的中航工業航材院)成立。顏鳴皋在這裏領導建立起中國第一個鈦合金研究室,率領一批青年技術人員,自行設計、製造設備,建立了非自耗電極真空電弧爐和7.5公斤自耗電極真空電弧爐,並於1958年成功熔鍊出我國第一個3公斤的鈦合金鑄錠,標誌着中國有了自己的鈦合金。之後,顏鳴皋又自制了真空自耗電弧爐,提高了鈦合金的研製水平,並在實踐中培養出我國第一批優秀的鈦合金研究人員。
中國航空高温合金
應用基礎研究的奠基者
20世紀60年代以來,蘇聯、美國等世界發達國家的航空發動機採用鎳基高温合金的研究進入了快速發展期。為了加強國內金屬應用基礎理論研究,顏鳴皋出任航材院金屬物理研究室主任,領導高温合金的應用基礎研究。他與陳學印共同在《金屬學報》上發表了《鎳基合金的強化》的綜合評述,並根據鎳和其他元素的院子半徑差、晶體結構和電子層構造,分析了各種合金元素在鎳基合金中的存在狀態及強化序列,評述了高温合金強化機理,對中國正在開展的高温合金研究工作起到了促進作用。
顏鳴皋在任北京航空材料研究所總工程師後,指導並參與了航空用高温合金材料的應用和基礎研究工作,並指導碩博士研究生開展了高温蠕變機理、蠕變-疲勞交互作用機理、高温抗氧化機理、高温下析出相形成與影響機制等方面的研究,取得了豐碩的研究成果。
中國航空金屬材料
疲勞與斷裂研究的創立者
20世紀70年代以來,由於斷裂力學和新型檢測技術的發展和應用,航空產品結構與部件的設計已由傳統的強度設計、疲勞設計發展到斷裂設計和損傷容限設計。為了保證新機種設計的需要,顏鳴皋組織和領導固體力學和材料物理兩支隊伍,採取宏觀力學與微觀分析相結合,開展金屬材料疲勞與斷裂方面的應用基礎研究和應用研究,取得了一些重大研究成果。其中,他對第一、第二階段裂紋擴展的物理模型,首次歸納為雙滑移、裂尖鈍化和再生核機制,得出了疲勞裂紋擴展的一般表達式,並闡明瞭組織結構、應力比、表面狀態和環境介質等因素的影響規律,撰寫了《金屬疲勞斷裂微觀機制》一文。
與此同時,顏鳴皋還培養造就了一批技術骨幹,使航材院在材料疲勞與斷裂研究方面處於國內領先地位,在國際上也享有一定的聲譽,1989年,顏鳴皋被全國失效分析委員會授予“全國有突出貢獻失效分析專家”。
從金屬織構理論到航空鈦合金研究,從航空高温合金應用基礎研究到航空金屬材料疲勞與斷裂研究,顏鳴皋用矢志不渝的愛國情懷和求真務實的科研態度,在航空材料研究的大道上,留下了堅定的腳印,這就是顏鳴皋——一個用特殊材料鑄就的輝煌人生!(杭材)