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中国第一颗人造金刚石的研制者

信息来源:moliao.biz   时间: 2012-09-26  浏览次数: 1040

    摘要: 1963年12月6日第一颗人造金刚石在华夏大地的诞生,是笫一机械工业部通用机械研究所、磨料磨具磨削研究所和地质部地质科学研究院联合攻关所取得的一项重大科技成果。本文从人类探索金刚石晶体生成奥秘的历史,到我国人造金刚石研究课题的下达与任务的分工,及其研究成果由试验室走向工业生产的全过程做了阐述。指出,笫一颗人造金刚石的研究成功是集体智慧的结晶,是社会主义大协作的体现,这个铁定的史实不是谁想改变就能更改的。
    随着我国国民经济的发展,高硬度、难加工材料不断出现,机械加工、地质勘探、石油开采、冶金、电子工业和军工系统对金刚石的需求日益增多。而我国是个天然金刚石矿源稀少的国家,开采更是远远满足不了需求,进口几乎处于绝望。试制人造金刚石课题已提上国家经济发展的议事日程。笫一机械工业部做为中国的装备部面对需求的压力,并没有漠然处之,使命感和责任感,责无旁贷地承担了研制人造金刚石的任务。
    1960年10月,将任务下达通用机械研究所和磨料磨具磨削研究所(下简称磨料所),对磨料所的指示是,前者主攻高温高压设备研究,后者主攻金刚石工艺试验,充分发挥两个研究所的基础和人才优势,双方全力合作,试验地点确定在北京通用机械研究所内。
    超硬磨料金刚石落脚磨料所完全与研究所基本任务之一发展新磨料和新磨具相一致躎并与其宗旨集磨料-磨具-磨削,即材料-制品-应用于一体相吻合。接任务后立即在磨料研究室选定了技术骨干组成了强有力的代号为121课题小组,主要人员有于鸿昌、王光祖、卢飞雄、李进保等人。其中于鸿昌和王光祖俩人都是学化学的。于鸿昌1953年毕业于天津大学,王光祖1956年毕业于武汉大学。在大学里他们学习过物质结构、化学热力学、化学动力学等基础理论课程。这样的知识结构是其从事金刚石研究工作的第一个优势。他们俩的笫二个实践优势是分别在苏联和东德学碳化硅冶炼技术,碳化硅冶炼过程中会出现一种称之碳化硅的分解石墨,这种石墨的纯度很高。而且冶炼碳化硅所用的冶金焦炭、沥青焦炭等原料均为碳素材料。这些知识对其参与人造金刚石合成技术的研究也派上了用场。
    自1961~1963年三年时间里,开始阶段正值自然灾害的艰苦岁月,重重困难,但是大家在“自力更生,艰苦奋斗”精神鼓舞下,决心啃下这块硬骨头。在研制过程中,我们查阅了北京图书馆和情报专利室已收藏的有关图书资料,对当时发表的有关金刚石的近十条相变曲线,作了逐个分析,总结出了经验公式和石墨―金刚石平衡曲线(,并确定了合成压力与温度条件,选定了触媒、碳素与组装方法,结合过去搞普通磨料的电热知识选定了直接加热法。写出了<<人造金刚石合成工艺理论基础>>和<<人造金刚石合成工艺实施方案>>(这些历史性资料保存在磨料所档案室),为研究工作的顺利展开奠定了基础,提供了有力支持。
    通用机械研究所在上个世纪50年代末,曾建立过油压为200Kg/cm2和6000Kg/cm2的试验系统,并做了不少高压高温工作,使该所承担超高压装置具有了技术优势。在两所参与商谈有关攻关事宜中,我们对超高压用什么方法可以获得比较陌生,而通用机械研究所的参与者提出人造石墨的来源是个难题,通过沟通并达成共认,前者由通用机械研究所解决,后者由磨料磨具磨削研究所来提供。由此可见,在一机部系统内强强联合,两个所技术优势互补,对加快人造金刚石的开发进程创造了有利条件。正是这种技术优势才使得机械工业部,为我国人造金刚石工业的形黎与发展做出了功不可没的重大贡献。我们这些参与者只是做了我们应该做的事,没有什么值得记到个人功劳薄的。回首往事,我们无愧于国家的信任,没有辜负国家的期望。
    通用机械研究所的设计者们,在61型装置的设计中解决了强度计算和材料选择两大难题,于1961年二季度完成了全套图纸设计。试制任务下达到工厂,在试制过程中,遇到诸如,对45CrNiMoVA钢环的锻造,由于当时热处理还没有成熟的加工工艺,采用从战争中学习战争的思路,逐步领悟出了它的锻造比,接下来的技术难题是,由于硬质合金件和钢环、钢环与钢环之间是以较大的过盈量配合的,最大过盈量达8%0,这对一般冷压配来说是很少见的。如果压装程序不正确或锻造、热处理不好等原因,往往会造成钢环的破裂。在装配的过程中发现采用二硫化钼作润滑剂是最佳的选择。上述技术难点得到解决笫一套61型超高压高温装置于1962年问世了。
    欢欣之夜 永志难忘
    在攻坚战打响前的一次小组会议上,笔者就“人造金刚石合成工艺实施方案”做了详细说明。经过讨论,确定采用合成压力、温度较低Ni-Cr合金作触媒,经提纯的碳化硅分解石墨为碳源,以我们经过计算的石墨-金刚石平衡曲线为理论依据,与参与攻关小组的同仁一道展开了实验研究。经过失败、改进、再失败、再改进的艰苦探索,终于1963年12月6日晚上在北京通用机械研究所高压试验室,在我国自行设计与制造的61型两面顶超高压装置上,合成出了中国第一颗人造金刚石。参加这一天试验的人员有,通用机械研究所的胡恩良、许锦枫、张永华和杜福昌,磨料磨具磨削研究所的王光祖、卢飞雄和李进保等。
    记得,这天晚上在一组方案编号为第32次试验中发现,合成棒中有闪闪发亮的晶体神秘的出现了,用这种晶体刻划玻璃时,耳闻到清脆的吱吱声,这声音是金刚石降临华夏大地的一种信号。我们这些参与者欢呼、跳跃,高喊我们成功了!我们胜利了!这是一个兴奋之夜、不眠之夜、是中国人造金刚石发展永载史册之夜!
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