葛昌純：我國冶金科技“領路人”

曹鈺 周瑞娟

葛昌純，浙江平湖人，1952年畢業于唐山交大冶金工程系，1952～1985年在冶金部鋼鐵研究總院工作。1980～1983年獲洪堡基金資助在德國從事材料研究。1986年至今在北京科技大學工作。長期在第一線從事核材料、粉末冶金與先進陶瓷研究，為我國“兩彈一星”事業作出了重大貢獻。他是我國粉末冶金奠基人之一、核反應堆材料和先進陶瓷開拓者之一。2001年當選為中國科學院院士、2004年當選為世界陶瓷科學院院士。2016年11月被中國金屬學會授予“冶金科技終身成就獎”。

苦難經歷磨煉出精忠報國的堅強意志

本應在平湖長大、接受傳統教育的葛昌純的命運卻因為日本的侵華戰爭而徹底改變。日軍和漢奸劫掠、燒毀了葛宅、稚川中學和藏書樓。父親也在此離亂中病故。高中求學期間，為了盡早工作補貼家用，他萌生了提前高考的想法。高二剛結束，試著參加高考的他，竟一舉成功，被唐山交通大學錄取。在著名冶金學家鄒元曦的鼓勵下，懷揣著對母親和兄姐辛苦養育的感念，對國難頻仍的痛心，以及對這個百廢待興國家未來的憧憬，葛昌純踏上了北上求學之路。當時才15歲的他，是全校年紀最小的學生。

唐山交大冶金系擁有一支由留學過歐美和國內優秀學者組成的教師隊伍，葛昌純決定到冶金系學習。在這里他受張文奇、章守華、徐祖耀等名師影響激發，提升了學術興趣。三年后，第一個五年計劃開始，葛昌純提前畢業并被分配到冶金工業部鋼鐵工業綜合試驗所（今鋼鐵研究總院）冶金研究室工作。

土生土長的濃縮鈾復合分離膜的主要奠基人

不論是制造原子彈、氫彈、核潛艇還是核反應堆都需要用鈾-235，但鈾-235在天然鈾中的含量只有0.7%，要使鈾-235濃縮，必須采用當時唯一已工業化的氣體擴散法，而此法的技術核心就是分離膜。制造分離膜是一項技術難度極大、涉及多學科的尖端技術。所謂復合分離膜是一種分布著數量極多且極小的納米級微孔，比紙還薄的雙層片狀金屬薄膜。它能夠對235UF6與238UF6混合氣體進行分離，從而將天然鈾礦中所含鈾-235的濃度由0.7%提純到制造原子彈、氫彈需要的90%以上。

通過理論推導和實驗他認識到復合分離膜比單層分離復雜得多，底材不僅起支撐作用，而且對性能參數有著重要影響。當時正值困難時期，他經過數不清的晝夜奮戰，終于推導出關于雙層分離膜特性參數與結構參數之間的關系式，以及兩層參數之間的搭配關系式，為復合分離膜的研制奠定了理論基礎。

解決氟化過程中滲透性嚴重下降難題

橫亙在專題組面前的最后一個難關是防腐蝕處理。核心組領導派葛昌純到電化學組去兼任組長，和副組長李基發、徐溫崇領導全組攻關，李文采副院長還將自己的有電化學基礎的研究生吳幼林調來協助工作。葛昌純首先用幾個晚上學習掌握了兩厚本電化學書的主要內容，然后和吳幼林一起反復實驗。按一般電化學理論，在恒電位區處理一段時間就能生成致密的膜，但總過不了腐蝕關，一般認為過鈍化區是禁區，在該區處理會大量冒泡形成疏松多孔、不耐腐蝕的厚膜。但葛昌純大膽設想能否經過禁區處理后再回到恒電位區，使疏松厚膜滲復上致密薄膜，形成又厚又致密的能耐腐蝕的膜呢？實驗證明他的大膽設想是正確的。腐蝕關的突破標志著復合分離膜研制成功。

1985年“乙種分離膜的制造技術”項目獲國家發明獎一等獎，葛昌純是第一發明人，對此項發明的九項發明權限中的六項作出了重要貢獻，為后續研制成功的丁種、戊種和己種分離膜奠定了理論和技術基礎。他將一生中最寶貴的青春年華獻給了“兩彈一星”的崇高事業。

為核反應堆關鍵材料研究奠定基礎

20世紀90年代中期起，葛昌純繼續當年分離膜會戰時期奠立的核材料研發興趣，開始把精力投在受控核聚變堆服役條件最嚴酷的面向等離子體材料的研究上。可控核聚變堆發電被普遍認為是一勞永逸解決人類能源問題的主要途徑，但其實現卻極其困難，特別是必須要研發出面向等離子體材料，即直接面向聚變反應，能夠耐等離子體輻照的第一壁和偏濾器，這是極具挑戰性的任務。早在我國加入國際熱核聚變反應堆計劃（ITER）前的1996年，葛昌純向國家有關部門提交了頂層設計項目《耐高溫等離子體沖刷的功能梯度材料研究》建議書。第二年4月，他的申報材料獲批國家“863”計劃項目。經過三年研究，葛昌純團隊開發出六種第一壁候選材料，其中五種在國際上尚未見報道。此項成果獲2008年中國材料研究學會科學技術獎二等獎。

在中國加入ITER后，葛昌純領導團隊深入開展鎢基第一壁和偏濾器材料（PFM）的制備研究；在“973”項目“超臨界水裂變堆的應用基礎研究”立題后，他的團隊負責裂變堆關鍵材料研究，取得一系列創新成果。

為我國粉末冶金和先進陶瓷事業開拓創新

葛昌純在粉末冶金領域作出了以下開創性的貢獻：建立起我國第一個納米材料實驗室并研制成功一系列納米粉末和納米材料。他對我國還原鐵粉生產進行了全面技術改造，研制和生產成功質量達到國際先進水平的二次還原鐵粉，為武鋼建立我國第一個還原鐵粉基地奠定了基礎。在國內首先研制成功全密度、無偏析、使用壽命為熔煉高速鋼3～7倍的粉冶高速鋼FT15、粉末鍛造FP18插齒刀和噴射成形FP9V模具與軋輥，建立起我國第一個粉末高速鋼中試基地；分別與北京特鋼、雅安機器廠合作建立起我國第一臺預應力鋼絲纏繞熱等靜壓機和第一臺雙2000（2000℃、2000atm）熱等靜壓機；和韓鳳麟合著出版我國第一本論述各種制粉技術的專著《鋼鐵粉末生產》；用羰基法從鎳冰銅提取鎳代替電解法節電94%。1980年，他作為洪堡基金會研究員應馬普所粉末冶金實驗室主任G. Petzov邀請從事重合金和鐵銅合金液相燒結機制的研究，連續發表了三篇論文，經常被國際著名學者引用。

葛昌純院士說：“我們國家正在迅猛發展，為了實現強國夢，我還有很多事情要做。”他帶著“一定要自主創新”的信念，至今仍堅守在科研工作的第一線，每天都準時出現在實驗室，手把手地指導研究生，關鍵的實驗他一定要親自參加指導，經常加班到深夜。無論是粉末冶金、先進陶瓷或是核材料、空間太陽能發電等新能源材料研究，都貫穿著他材料報國的熱忱信念。