张立同：常思家国兴亡责，莫负艰难百战身——八百里秦川绽放“陶瓷玫瑰”

很多人都有过这样的际遇，想认识一位科学家，往往比认识一位公众人物（比如影视明星）要难得多。或许，这是因为公众化的影视明星总是演绎着生活中的故事，因此更令人觉得平易、亲近，而科学家总是在专业领域接受挑战，因此科学家与大众之间就会似曾建立一道围墙，交集甚少。

似乎很少有人在生活中有这样的思维习惯：每当使用一个新的工业产品时，会首先想到这新产品的发明者是谁。因此，科学家往往是创造我们色彩斑斓生活的幕后英雄。但是在每年一度的国家科学技术奖励大会上，这些成果斐然的科学家就会从幕后走向台前，让他们以及他们创造的那些推动我们国家发达进步的科技成果大放异彩，让他们的卓著功勋及他们本人的儒雅形象进入大众的视野。

今天，小编就带大家走进这样一位有着诸多传奇色彩的女科学家——中国工程院张立同院士。

八百里秦川绽放“陶瓷玫瑰”

1938年4月14日，张立同院士出生于重庆市。那是一个战火纷飞的年代，中国正经受着抗日战争的蹂躏，百姓流离失所，苦不堪言。国破家亡的逃难经历在张立同院士幼小的心灵里留下了深深的烙印。他的父亲是一位忧国忧民的律师，满腔正义，爱国情深。张立同院士深受父亲“没有国哪有家”的思想熏陶，“国家”二字便深深印刻在了自己的脑海里。抗日战争胜利后，父亲带着张立同来到了北京定居。中学时期的张立同勤奋好学，刻苦用功，被评为北京市第一批“三好学生”。1956年，张立同以第一志愿考入北京航空学院热力加工系，1958年因国家院系调整，张立同来到西北工业大学热加工系学习铸造专业。

或许是古城西安的神韵深深吸引着她，又或许是西安淳朴的民俗风情令他难以忘怀，毕业之后，张立同放弃了回北京的机会，而是选择了留校任教，从此踏上了材料科学的教研之路，至今已历经50余度春秋，将近一个甲子。与其说张立同是幸运的，倒不如说是西工大与张立同共同成长着。因为西工大的特殊性，她从事的科学研究也一直与国家的航空航天事业有着密切的联系。

上帝总是喜欢把机遇放置在你身边，但就看你能否抓住使自己走上成功之路？喜欢用漂亮衣裳把自己装扮得精致美丽的张立同，自是不会让发展新材料的机会与自己失之交臂，这也正映衬着八百里秦川孕育着的“陶瓷玫瑰”开始生根发芽了，它的成长必将会像这千年沧桑古城一样，散发着迷人的魅力。

痴心报国，执着追求

发动机是飞机的心脏，解决叶片铸造变形问题是提高航空发动机涡轮叶片质量的关键。涡轮叶片主要是靠熔模精铸的方法生产，叶片尺寸的精度和光洁度要求很高，过去要靠两次抛光才能完成，需要大量的人力和抛光设备，生产过程中不但易产生变形，产品合格率很低，而且破坏了叶片表面的致密层，从而降低了叶片使用强度。为了克服上述加工问题，上世纪70年代初，发达国家已经将涡轮叶片的生产技术进行改进，由传统的熔模精铸改为无余量熔模精密铸造，叶片的工作面无需加工就可以达到所要求的尺寸精度和表面光洁度。利用这项技术，可以铸造出无需机械加工的大型薄壁、复杂的铝合金无余量整体构件，这项新技术被广泛应用于航空航天领域中。而当时，中国的熔模铸造技术还十分落后，即使增加抛光余量的叶片，报废率仍高达30%，有时甚至高达50%。对于从事铸造专业的张立同院士而言，这样的结果在令人感到技术差距的同时，也容易让人产生强烈的忧患意识，这在当时风华正茂的张立同感同身受。

1973年，国防单位派人到西工大寻求无余量涡轮叶片生产的技术攻关支持。学校的相关领导让张立同随同国防单位的人员一起到生产工厂一线调研，了解涡轮叶片的成产工作。张立同了解到，每一台航空发动机上装有近百个涡轮叶片，每个叶片的价值相当于她当时三个月的工资。技术水平的落后，产品合格率低，生产成本居高不下，技术难题久攻不破，国家航空事业就会一直受制于航空动力的制约。

爱国情盛的张立同在国家难题面前挺身而出，勇敢地承担起“高温合金无余量熔模精密铸造叶片新工艺研究”的课题。一位科技工作者怀揣着崇高的使命，肩负着整个名族和国家的航空事业的高度责任感，走在了充满未知与挑战的路上，前方即便是荆棘密布，也要勇往直前。

张立同有着其他人不具有的韧劲儿和闯劲儿。为了不让家庭影响到科研工作，张立同索性将孩子送回了老家，自己和工厂技术人员吃住在工厂，一起跟班生产，为的就是寻找到叶片的变形规律，在此期间她自己亲手研制了成套的测试仪器。

半年时间里，通过精密的测量与比较，在上千个试样、上万个数据中分析摸索，张立同绘出了刚玉型壳随温度的变化曲线，终于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，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本质及其规律，为无余量精铸工艺研究提供了重要的理论依据，并在这个基础上进一步研制出了“保温壳体新工艺”，使精铸结构件报废率大大降低。张立同主持的这项研究成果引起了同行的极大关注和高度评价，她为提高航空发动机涡轮叶片的质量做出了重要贡献。

不懈的执着追求最终换来了丰硕的成果，张立同院士幸不辱命。

常思家国兴亡责，莫负艰难百战身

在我国引进的一种发动机技术中,陶瓷型壳材料、模料和陶芯等分属三个厂家专利，需另花大量外汇去买。为了解决材料问题张立同刻苦攻读陶瓷专业的理论书籍，四处调研。张立同要研究的材料超出了她所学专业的范畴，涉及到其他几个学科。为了掌握需要的专业知识，她无数次地出入图书馆，在实验室做了上千次的实验，测试了上万个数据，整理了100多万字的实验资料，付出了巨大劳动。

当时,地震天灾和人祸使得不少生产部门处于瘫痪状态。但“国家需要”的号令鼓舞着她去克服困难,张立同带领课题组即使在“闹地震”的环境下,仍然坚持在工厂研究。为了寻找材料的定点厂 , 她跑遍了铜川矿区,没有设备仪器,自己研制。

一天夜里，张立同在实验室做实验时，高温蜡喷出，糊住了她的双眼，眼球被烧伤。夜深人静，她只好让爱人陪着到医院看急诊。第三天，眼伤未愈，她又进了实验室。

常思家国兴亡责，莫负艰难百战身。这就是张立同院士的真实心境。

凭着不达目标誓不罢休的拼搏精神，张立同与伙伴们经过1000多个日夜的奋战，终于研制出了高温、透气、膨胀、抗蠕变、表面湿润等10多种材料性能测试仪，通过对数十种材料进行系统的调查测试和微观分析后所得出的上万个数据进行理论分析比较，创造性地提出了无余量熔模铸造工艺的技术关键，研制出了该工艺所需要的模料，筛选出了较为理想的新型壳材料——陕西铜川上店土。

1980年，我国成功生产出第一批高精度、低粗糙度的低压一级无余量空心导向叶片。外国公司的专家持着怀疑的态度将上店土型壳材料、模料和叶片带回国鉴定。在精确的测试数据面前,外国专家信服了。从此，我国的熔模铸造水平进入了国际先进行列。

张立同承接的课题终于以令人欣慰的成绩结题了。她在国内率先提出了用“具有优良中温抗蠕变性”的高岭土陶瓷型壳材料替代昂贵的电熔刚玉的思路，先后研制成功上店土、峨边土等新型陶瓷型壳材料，成功解决了困扰航空熔模铸造生产十几年的刚玉型壳高温变形的问题。10年付出， 张立同从普通教师成长为航空航天领域的材料专家。

科学研究的最佳境界是创新。张立同常说：“没有创新，就没有超越。”在创新思想的指导下，张立同既要做，就要取得最好的成绩。

在随后的时间里，张立同主持的“薄壁复杂无余量整体铝合金构件石膏型熔模铸造技术研究”通过了部级鉴定，突破了“铝合金石膏型熔模铸造”、“高温合金泡沫陶瓷过滤技术”等航空重大课题的技术关键，张立同的这一连串科研成果，自1985年起，分别荣获了国家科技进步一、二、三等奖4项。

荣誉对于张立同而言并不代表什么，一颗执着的科研心才是张立同最终的归宿。

1989年4月，张立同作为第一位获准进入克利夫兰美国航空航天局空间材料商业发展中心实验室的中国高级访问学者，受聘承担了美国未来大型空间站结构用陶瓷基复合材料的研究和指导研究生的工作。

1991年初，怀着报效祖国的强烈愿望，张立同结束了在美国的研究，回到了西北工业大学。近两年的国外研究经历，以及对航空航天材料发展新趋势的了解与判断，使她更清醒地认识到，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”是当下中国的材料科学家首先应该攻克的堡垒。

经过不懈努力，张立同带领她的科研团队终于在炉中炼出了“金丹”，一个有拇指大小的陶瓷基复合材料试样出现在了大家的眼前。凭着这小小的试样，“连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料”的研发终于被列为国防预研课题。

1998年底，他们终于制出了第一批性能合格的试样。接着，经不断改进，又成功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技术，使材料性能达到了国际先进水平。

迄今，张立同带领的科研团队在“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”方面已获12项国家发明专利，并建立了具有自主知识产权的3个技术平台。3个平台成功经受6年1100多批次考核，批量制造各类构件260多件、试件4200余件。其构件成本不足国际同类产品的2/3，设备运行成本和制造周期均不足国际同类产品的1/3，产品价格与传统金属相当。采用该技术制备的多种陶瓷基复合材料构件在不同发动机上均一次试车成功。

张立同带领团队建立的超高温结构复合材料实验室不仅是中国国家的重点实验室，也是具有世界先进水平的实验室。

今天，在西北工业大学，张立同带领的科研团队中有10位教授、20位博士、100余名研究生，以及1000平方米的标准厂房，3000余平方米的实验大楼，一系列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，已经与法国波尔多大学、德国宇航院、日本京都大学、韩国机械研究院，以及多家国外大公司建立了紧密的联系。张立同和她的超高温结构复合材料实验室正在向国际化实验室迈进。

一颗赤子之心，一心追逐之梦。古城西安的神韵在宏伟秦川的辉映中散发着迷人的魅力，因为这里蕴藏着一朵享誉世界的“陶瓷玫瑰”。

本文作者窗前听雨

参考资料来源：

西工大官网、新浪网、科学网；

（1）吴志菲，复合型巾帼院士张立同；

（2）李华文，张立同院士访谈；

（3）王建柱，记张立同院士。