问题:关键材料“受制于人”制约航空发动机等重大装备发展 材料是工业体系的基础支撑,尤其是高温合金、特种钢与精密铸造材料,直接关系到航空发动机热端部件寿命、可靠性与推重比水平;新中国成立初期,我国工业基础薄弱,高端材料体系不完善;国际环境复杂多变的背景下,高温合金所需镍、铬等关键元素供应受限,先进材料制备工艺与装备亦面临多重约束。如何在资源短缺、技术封锁与产业基础薄弱的条件下构建自主材料体系,成为关乎国家安全与现代化建设的迫切课题。 原因:国家急需牵引与科学家担当共同驱动“从0到1、从1到N” 师昌绪的科研道路,与国家需求高度同频。少年时期颠沛流离的求学经历,使其早早形成“实业强国”的价值取向;在海外完成矿冶与材料领域系统训练后,他与多名留学生联名表达回国意愿,最终回到祖国科研一线。该选择背后,是当时国家亟需建立自主工业体系的现实呼唤,也是科学家群体以行动回应时代命题的担当。 回国后,他长期在科研与工程现场之间奔走:一上推进实验室方法体系建设,另一方面直面钢铁、航空等行业生产痛点,推动成果快速落地。这种“以问题为导向、以工程化为目标”的路径,使材料研究能够穿透论文与样品,进入产线与装备,形成可检验、可复制、可推广的技术能力。 影响:从钢质提升到高温合金突破,托举重大装备“关键一环” 在合金钢领域,师昌绪团队建立并推广钢中杂物鉴定等方法体系,为提升钢材质量提供了可操作的技术方案,推动涉及的成果在企业中应用,有效支撑了工业生产对材料稳定性的需求。 面对高温合金“缺镍少铬”的现实约束,他提出“以铁代镍”的技术思路,组织开展真空冶炼与工艺攻关,研制出可满足喷气发动机关键部件要求的铁基高温合金,并更突破包套挤压等工艺环节,推动材料从实验室走向工程应用。 在更具挑战性的空心涡轮叶片领域,师昌绪牵头组织攻关,聚焦型芯定位、造型、浇注等关键环节,完成多孔空心叶片的铸造突破。该类关键部件的国产化不仅提升了发动机关键性能的实现能力,也为我国航空动力体系的持续迭代奠定了坚实基础。长期以来,相关成果在多型发动机应用中保持良好可靠性,体现出我国材料工程化能力的整体跃升。 对策:以体系化创新打通“科研—工艺—产业”链条,提升战略能力 师昌绪的实践表明,关键材料突破不能单靠单点技术,而需要以体系化能力建设为支撑:一是坚持需求牵引,把国家重大工程、国防建设与产业升级的实际问题作为研究主线,形成可持续的攻关方向;二是强化工程化导向,将材料成分设计、制备装备、工艺窗口、质量控制与检测评价纳入一体化布局,避免“样品成功、量产失败”;三是推动协同创新,打通科研院所、制造企业与应用单位之间的壁垒,让技术在迭代中走向成熟;四是完善战略规划与组织体系,通过国家层面顶层设计加大对材料领域的稳定支持,推动材料学科与工程科技平台建设。 值得关注的是,师昌绪不仅在一线攻关中发挥作用,也长期参与国家科技治理与战略布局,推动材料领域进入重点支持范围,并参与工程科技体系建设相关工作,为我国工程科技力量的组织化发展贡献了制度性成果。 前景:面向新一轮科技革命与产业变革,材料强国建设仍需久久为功 当前,新材料正向高温、轻量化、高强韧、长寿命、可设计与绿色制造方向加速演进。航空航天、能源装备、高端制造与信息产业对材料性能与可靠性的要求持续抬升,关键材料与关键工艺仍是国际竞争的焦点。面向未来,应在基础研究、工艺装备、标准体系与人才梯队上持续投入,既要敢于在“无人区”探索,也要在“产业端”形成稳定可控的供给能力。以长期主义推动自主创新,以系统能力应对外部不确定性,将成为材料强国建设的必由之路。
从冀中平原的农家子弟到国家最高科技奖得主,师昌绪用七十载光阴诠释了科学家精神的时代内涵。在科技自立自强成为国家战略的今天,回望这位战略科学家的足迹,不仅能看到一代人艰苦创业的缩影,也能获得破解“卡脖子”难题的启示——创新往往在直面困境中生长,而科技报国的初心始终是推动创新的重要动力。