葛昌纯：我国冶金科技“领路人”

曹钰 周瑞娟

葛昌纯，浙江平湖人，1952年毕业于唐山交大冶金工程系，1952～1985年在冶金部钢铁研究总院工作。1980～1983年获洪堡基金资助在德国从事材料研究。1986年至今在北京科技大学工作。长期在第一线从事核材料、粉末冶金与先进陶瓷研究，为我国“两弹一星”事业作出了重大贡献。他是我国粉末冶金奠基人之一、核反应堆材料和先进陶瓷开拓者之一。2001年当选为中国科学院院士、2004年当选为世界陶瓷科学院院士。2016年11月被中国金属学会授予“冶金科技终身成就奖”。

苦难经历磨炼出精忠报国的坚强意志

本应在平湖长大、接受传统教育的葛昌纯的命运却因为日本的侵华战争而彻底改变。日军和汉奸劫掠、烧毁了葛宅、稚川中学和藏书楼。父亲也在此离乱中病故。高中求学期间，为了尽早工作补贴家用，他萌生了提前高考的想法。高二刚结束，试着参加高考的他，竟一举成功，被唐山交通大学录取。在著名冶金学家邹元曦的鼓励下，怀揣着对母亲和兄姐辛苦养育的感念，对国难频仍的痛心，以及对这个百废待兴国家未来的憧憬，葛昌纯踏上了北上求学之路。当时才15岁的他，是全校年纪最小的学生。

唐山交大冶金系拥有一支由留学过欧美和国内优秀学者组成的教师队伍，葛昌纯决定到冶金系学习。在这里他受张文奇、章守华、徐祖耀等名师影响激发，提升了学术兴趣。三年后，第一个五年计划开始，葛昌纯提前毕业并被分配到冶金工业部钢铁工业综合试验所（今钢铁研究总院）冶金研究室工作。

土生土长的浓缩铀复合分离膜的主要奠基人

不论是制造原子弹、氢弹、核潜艇还是核反应堆都需要用铀-235，但铀-235在天然铀中的含量只有0.7%，要使铀-235浓缩，必须采用当时唯一已工业化的气体扩散法，而此法的技术核心就是分离膜。制造分离膜是一项技术难度极大、涉及多学科的尖端技术。所谓复合分离膜是一种分布着数量极多且极小的纳米级微孔，比纸还薄的双层片状金属薄膜。它能够对235UF6与238UF6混合气体进行分离，从而将天然铀矿中所含铀-235的浓度由0.7%提纯到制造原子弹、氢弹需要的90%以上。

通过理论推导和实验他认识到复合分离膜比单层分离复杂得多，底材不仅起支撑作用，而且对性能参数有着重要影响。当时正值困难时期，他经过数不清的昼夜奋战，终于推导出关于双层分离膜特性参数与结构参数之间的关系式，以及两层参数之间的搭配关系式，为复合分离膜的研制奠定了理论基础。

解决氟化过程中渗透性严重下降难题

横亘在专题组面前的最后一个难关是防腐蚀处理。核心组领导派葛昌纯到电化学组去兼任组长，和副组长李基发、徐温崇领导全组攻关，李文采副院长还将自己的有电化学基础的研究生吴幼林调来协助工作。葛昌纯首先用几个晚上学习掌握了两厚本电化学书的主要内容，然后和吴幼林一起反复实验。按一般电化学理论，在恒电位区处理一段时间就能生成致密的膜，但总过不了腐蚀关，一般认为过钝化区是禁区，在该区处理会大量冒泡形成疏松多孔、不耐腐蚀的厚膜。但葛昌纯大胆设想能否经过禁区处理后再回到恒电位区，使疏松厚膜渗复上致密薄膜，形成又厚又致密的能耐腐蚀的膜呢？实验证明他的大胆设想是正确的。腐蚀关的突破标志着复合分离膜研制成功。

1985年“乙种分离膜的制造技术”项目获国家发明奖一等奖，葛昌纯是第一发明人，对此项发明的九项发明权限中的六项作出了重要贡献，为后续研制成功的丁种、戊种和己种分离膜奠定了理论和技术基础。他将一生中最宝贵的青春年华献给了“两弹一星”的崇高事业。

为核反应堆关键材料研究奠定基础

20世纪90年代中期起，葛昌纯继续当年分离膜会战时期奠立的核材料研发兴趣，开始把精力投在受控核聚变堆服役条件最严酷的面向等离子体材料的研究上。可控核聚变堆发电被普遍认为是一劳永逸解决人类能源问题的主要途径，但其实现却极其困难，特别是必须要研发出面向等离子体材料，即直接面向聚变反应，能够耐等离子体辐照的第一壁和偏滤器，这是极具挑战性的任务。早在我国加入国际热核聚变反应堆计划（ITER）前的1996年，葛昌纯向国家有关部门提交了顶层设计项目《耐高温等离子体冲刷的功能梯度材料研究》建议书。第二年4月，他的申报材料获批国家“863”计划项目。经过三年研究，葛昌纯团队开发出六种第一壁候选材料，其中五种在国际上尚未见报道。此项成果获2008年中国材料研究学会科学技术奖二等奖。

在中国加入ITER后，葛昌纯领导团队深入开展钨基第一壁和偏滤器材料（PFM）的制备研究；在“973”项目“超临界水裂变堆的应用基础研究”立题后，他的团队负责裂变堆关键材料研究，取得一系列创新成果。

为我国粉末冶金和先进陶瓷事业开拓创新

葛昌纯在粉末冶金领域作出了以下开创性的贡献：建立起我国第一个纳米材料实验室并研制成功一系列纳米粉末和纳米材料。他對我国还原铁粉生产进行了全面技术改造，研制和生产成功质量达到国际先进水平的二次还原铁粉，为武钢建立我国第一个还原铁粉基地奠定了基础。在国内首先研制成功全密度、无偏析、使用寿命为熔炼高速钢3～7倍的粉冶高速钢FT15、粉末锻造FP18插齿刀和喷射成形FP9V模具与轧辊，建立起我国第一个粉末高速钢中试基地；分别与北京特钢、雅安机器厂合作建立起我国第一台预应力钢丝缠绕热等静压机和第一台双2000（2000℃、2000atm）热等静压机；和韩凤麟合著出版我国第一本论述各种制粉技术的专著《钢铁粉末生产》；用羰基法从镍冰铜提取镍代替电解法节电94%。1980年，他作为洪堡基金会研究员应马普所粉末冶金实验室主任G. Petzov邀请从事重合金和铁铜合金液相烧结机制的研究，连续发表了三篇论文，经常被国际著名学者引用。

葛昌纯院士说：“我们国家正在迅猛发展，为了实现强国梦，我还有很多事情要做。”他带着“一定要自主创新”的信念，至今仍坚守在科研工作的第一线，每天都准时出现在实验室，手把手地指导研究生，关键的实验他一定要亲自参加指导，经常加班到深夜。无论是粉末冶金、先进陶瓷或是核材料、空间太阳能发电等新能源材料研究，都贯穿着他材料报国的热忱信念。