航空材料研究的開山者

熟悉著名科學家錢學森留美歸國經(jīng)歷的人都記得，1950年初，由于美國掀起反共的“麥卡錫主義”，計劃歸國的錢學森受到美國政府和軍方的阻撓和迫害，經(jīng)過堅持斗爭，才于1955年勝利返回祖國。美國政府害怕華人科學家回國建設(shè)新中國絕不是個案，當年航空材料科學家顏鳴皋的留美歸國經(jīng)歷了同樣的曲折。通過斗爭，他于建國初期回到了祖國，在我國航空工業(yè)由修理向制造轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時刻，擔綱了航空材料基礎(chǔ)研究開山者的重任。為現(xiàn)代化戰(zhàn)機研制出輕捷堅固的特殊材料，為今日我們的戰(zhàn)鷹與發(fā)達國家從“望塵莫及”到“望其項背”做出了重要貢獻。

流動中的求學道路

顏鳴皋的籍貫為浙江寧波慈城鎮(zhèn)，卻出生于河北省定興北河店，要知道其中的緣故，還得從他的身世說起。顏鳴皋的爺爺因病壯年早逝，家中只有幾畝薄田，奶奶為了生存，帶著年幼的兒子（即顏鳴皋的父親顏余慶）到大戶人家?guī)蛡虍敗笆犷^娘”，由于聰明能干，很得主人賞識，這家主人的太太將顏余慶認作養(yǎng)子。十五歲時，主人家在京漢鐵路工作的大兒子回家探親，臨走將顏余慶帶出學手藝，從此他走上了一條闖蕩世界的道路。顏余慶先進了一家鐵路上興辦的法文學校，除了學習法文，主要教授鐵路方面的有關(guān)知識。他在家鄉(xiāng)只斷斷續(xù)續(xù)念過兩年私塾，文化底子薄，聽課如同聽天書，磕磕絆絆兩年后總算畢了業(yè)，被分配到長辛店做報務(wù)員。實際工作中的顏余慶腦子靈、來得快，再加上老實肯干，職務(wù)不斷升遷，列車長、火車站副站長、站長、車務(wù)段副段長、調(diào)度室主任……有了穩(wěn)定的工作，便成了家。媳婦也是寧波人，只是工作崗位是流動的，一般兩三年就換個地方，這樣隨著孩子的出生，他們的出生地是沿著鐵路線流動，定興、石家莊、許昌、駐馬店、武漢……顏鳴皋就是1920年6月1 2日在父親當定興北河店站站長時出生的。

顏余慶對家務(wù)和生活操心不多，對孩子們的學習卻格外上心。從小沒上過學的滋味使他銘心刻骨，他養(yǎng)了六男六女，在家給孩子們確定的目標是，男孩子要讀完高中，女孩子要讀到初中，積攢的錢首先用于孩子念書。

顏鳴皋從小隨父親在鐵路上過著流動的生活，生性好動，秉性執(zhí)著倔強，對未知的事物充滿探求的欲望。流動的生活在顏鳴皋6歲那年發(fā)生了改變，他被父母送回老家慈城，在治孝中鎮(zhèn)小學念書。這是設(shè)在孔廟偏房的一所半私塾性質(zhì)的學堂，寧波人對教育的尊崇，使顏鳴皋啟蒙階段就在心中扎下了根。1928年，父親調(diào)到武漢列車段，為了能使孩子們受到更好的教育，他托人將顏鳴皋兄弟三人和妹妹們接到武漢念書。1931年，還沒念完五年級的顏鳴皋，憑著聰明和苦讀考取了武漢博文中學實驗班，跨級升入中學，和大哥二哥成了校友。這是一所英國基督教創(chuàng)辦的教會學校，管理很嚴，初一就上英語課，任課老師是英國牧師。初中快畢業(yè)時，父親對顏鳴皋的期待是：考國立高中，而且是名校。

為了實現(xiàn)父愿，顏鳴皋大膽選擇到北平去上高中。北平當時是全國的文化中心，有清華、北大那樣的名校，教育的發(fā)達超過其他都市。家里經(jīng)濟雖說拮據(jù)，但望子成龍的迫切愿望戰(zhàn)勝了猶豫，父母最終支持了孩子的選擇。1934年春，顏鳴皋獨自遠行，到北平考取了匯文中學。然而，他在匯文中學只讀了一個學年，就因為學費和生活花銷太高，擔心父母承受不了而轉(zhuǎn)學到通州的潞河中學上學。這時的北平正處在抗戰(zhàn)前夕，日寇的鐵蹄在華北平原步步緊逼，國民政府步步退讓，政府當局和日本人簽署了賣國求和的《塘沽協(xié)定》和《何梅協(xié)定》，中國軍隊撤出，平靜的課堂時時傳來戰(zhàn)爭的槍炮和屠夫磨刀的霍霍聲，震驚歷史的“一二·九”運動，更使顏鳴皋難以獨善其身，他為洶涌的學生游行隊伍所鼓舞，又為最終學生運動的被鎮(zhèn)壓感到悲憤。經(jīng)過痛苦的思考，最終決定返回武漢，重新進入母校博文中學，插班讀高二。不久，“盧溝橋事變”爆發(fā)，“武漢會戰(zhàn)”日益臨近。

在這個特殊時期，學校提前放了假，顏鳴皋在家中為高考認真準備功課。他報名的第一志愿是中央大學機械系，同時報考了成都華西大學?？荚嚱Y(jié)束不久，他便接到了華西大學農(nóng)業(yè)化學系的錄取通知。戰(zhàn)爭即將襲來，武漢已是兇多吉少，父母迫切希望孩子到大后方去讀書。就這樣，顏鳴皋踏上入川的旅途。

就在宜昌等候搭乘輪船的當兒，發(fā)生了戲劇性的一幕。在碼頭圍滿人群的一張中央大學發(fā)榜海報上，顏鳴皋看到了自己被中央大學工學院機械系錄取的名字。中央大學此時因南京危機已舉校西遷重慶，喜極而泣，于是顏鳴皋在長江的炮火硝煙中從水路到達重慶。

苦澀大學和深造轉(zhuǎn)機

顏鳴皋到中央大學報到不久，武漢就淪陷了。他得不到家鄉(xiāng)的音訊，又無法和家人取得聯(lián)系，只能將來時父母給的錢算計著花，可幾個月后，就花的凈光。他完全斷絕了經(jīng)濟來源，可以說是貧窮學生中的赤貧生。幸好中大的生活全部是公費，吃住不花錢，還發(fā)被褥和服裝。但是宿舍是搭建的竹棚，四面透風，幾十個人住在一起，透過頂棚的縫隙可以遙望星空：飯菜里沒油水，總感覺吃不飽；有錢的學生可以花錢補充營養(yǎng)，而他們這些窮學生，只能靠每月學校發(fā)給的6元錢，扣除4元伙食費后僅剩的2元錢勉強維持。最難熬的是冬天，住在陰冷山澗中透風的宿舍，單薄的被褥常常凍得使人難以入睡。一天深夜，他正沉浸在書海中，被子被燈泡烤糊了，濃煙彌漫了宿舍。事情平息后，他只能用舊襯衫塞堵在被子的破洞上，披著坐到天明。學習生活中，躲避日寇飛機的轟炸是頭等大事。有時一天要往防空洞中跑三四次。連學校的試驗設(shè)備都在防空洞中，機械材料和金相學課也由老師帶著到坑道里做。

1942年7月，顏鳴皋終于以優(yōu)異的成績在中大取得了工學學士學位。畢業(yè)后，他接受分配在重慶到中央工業(yè)實驗所任助理工程師。1944年春，在武漢的未婚妻倪瑩和他的三妹逃離敵占區(qū)到達湘西。得此消息后，他馬上請假趕往湘西辰溪與倪瑩匯合，并在這個小縣城成了家?；楹笤诔较鄰S謀職做材料技師。

不久，他得到同學來信，說國民政府根據(jù)美國向反法西斯國家提供援助的租借法案，已和美國達成支援中國航空工業(yè)的協(xié)議，準備公開招考公費留美實習生。盡管甜蜜的小家庭難以割舍，顏鳴皋卻不愿過庸碌沉寂的日子，經(jīng)過商量，他攜妻子回到重慶中央工業(yè)試驗所復習迎考。1945年3月，在這項百里選一的考試中他脫穎而出，終于取得了留洋深造的名額。這年4月，他告別新婚不久的妻子，沿著“駝峰航線”飛躍喜馬拉雅山脈到達印度，在加爾各達港乘船穿越印度洋、地中海、大西洋，于當年6月到達美國。

顏鳴皋到美國進修的是精密機械制造專業(yè)，他被分配到哈特福城的普惠航空發(fā)動機公司工具樣板廠做實習工程師，從此與航空結(jié)上了緣。為了多學點知識和技術(shù)，他把全部精力傾注于實習勞動中，周末，還趕到耶魯大學冶金系去聽課。1946年春，聽說實習生可以申請入校，他便報了該校物理冶金專業(yè)。轉(zhuǎn)眼半年過去了，顏鳴皋在美實習一年期就要到了，而他的冶金專業(yè)課剛剛?cè)腴T。沒有公費支持學業(yè)就得半途而廢，他心中不免有些焦慮。課業(yè)的系主任看他如此好學，提出為他寫一封向駐美使館申請留下來學習的信，得到了國民政府駐美使館的認可，從此顏鳴皋在失去公助學費的情況下繼續(xù)自己的深造道路，而一切費用通過向好友借錢解決。

1947年顏鳴皋通過在切斯銅合金加工廠打工，結(jié)合課堂理論課程所學，寫出了第一篇論文《金屬加工織構(gòu)的研究》，發(fā)表后很快受到各國業(yè)界的重視和稱贊。僅用一年，他就獲得了物理；臺金科學碩士學位。切斯銅合金加工廠研究部為此給顏鳴皋下達了正式聘書。由于條件有了改善，加快了研究步伐，顏鳴皋的科研有了新突破。他在銅織構(gòu)研究中，創(chuàng)造性地把x射線掠射法用于織構(gòu)測定，對微量雜質(zhì)磷在固溶和化合物狀態(tài)對再結(jié)晶織構(gòu)的影響，提出了獨到的見解，并運用于實踐。他根據(jù)這些成果寫出3篇論文，被譽為3篇具有博士水平的論文。1949年春，顏鳴皋作為在校生被破格選為美國“希格瑪—塞”科學學會榮譽會員。當年7月，他以“鋁單晶體的橫斷彎曲研究”為題，完成了自己的博士論文，獲得耶魯大學物理冶金學博士學位。

畢業(yè)后，顏鳴皋應(yīng)邀到紐約大學工學院化工系與主任尼爾森一道做研究工作，并共同建立鈦合金研究室。鈦合金是一種世界剛剛起步的新型結(jié)構(gòu)材料，發(fā)展前景廣闊。在研究室組建過程中，他邊教授金相學邊和同事制造成一臺可熔煉紐扣錠的小型真空非自耗電弧爐。他們還接到美國陸軍部的委托，開展鈦一碳、鈦一氮平衡相圖的研究，對鈦合金的性能及工業(yè)化生產(chǎn)進行攻關(guān)。未用多長時間，顏鳴皋承擔的鈦合金平衡相圖和加工織構(gòu)的研究這兩個課題就取得了革命性突破，填補了世界空白。他首次提出鈦合金拉伸、壓縮與軋制織構(gòu)的晶格位向及其與性能關(guān)系的報告，完成了一系列論文和專著，為他在今后回到國內(nèi)創(chuàng)建鈦合金研究帶來長遠的影響。1950年初，繼“希格瑪—塞”榮譽會員后，他又被“蘭普達—依普西隆”化工學會推選為榮譽會員。

顏鳴皋對事業(yè)的癡迷絲毫沒有影響他對祖國的關(guān)注。隨著我軍三大戰(zhàn)役的勝利，他對國內(nèi)革命戰(zhàn)爭的發(fā)展趨勢已經(jīng)有了清晰地認識。他參加了與中共南方局有密切聯(lián)系的“留美中國科學工作者協(xié)會”的活動，并且是匹茲堡第一次代表大會的組織者和活躍分子，參加編輯向留學生宣傳國內(nèi)形勢的《留美通訊》。新中國成立，特別是抗美援朝戰(zhàn)爭爆發(fā)后，經(jīng)慎重考慮，顏鳴皋決定返回祖國?；貒?，他遭到美國聯(lián)邦調(diào)查局的阻撓，以“非法留居”被關(guān)押，經(jīng)校方和友人協(xié)助聘請律師起訴，于1951年2月勝訴后乘船回國。

國家為了在仿制飛機的基礎(chǔ)上適時轉(zhuǎn)向自行研制，首先考慮建立自己的航空研究機構(gòu)。而搞航空研究最基礎(chǔ)的是填補材料研究的空白。顏鳴皋回國后，其才學在一窮二白的工業(yè)基礎(chǔ)上得到了逐漸施展，開始在華北大學工學院冶金系任教，1952年華北大學工學院更名為北京工業(yè)學院。1956年，黨中央號召“向科學進軍”，顏鳴皋奉召和我國科技精英一道參予編制國家12年科學技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，規(guī)劃將他倡議的鈦合金研究列為重中之重的72個項目之一。從此之后，顏鳴皋由教育單位被調(diào)到了剛剛創(chuàng)建的航空材料研究所，開始了與航空材料結(jié)伴一生的歷程。

顏鳴皋走馬上任，負責帶領(lǐng)籌備組人員籌建鈦合金專業(yè)和鈦合金實驗室。他只有36歲，而他手下的籌備組人員大多是剛剛走出校門20歲左右的大學生。在最初的籌建者中，有的甚至連鈦合金這個名詞都沒聽說過。顏鳴皋便從基礎(chǔ)知識的“惡補”開始，分六個部分給大家做《鈦及鈦合金》的系列講座。就在這群啟蒙者中，有許多后來成為航空材料的棟梁之材。畢業(yè)于上海交通大學的曹春曉最后成長為中國科學院院士、航空材料專家。

由于北京航空材料研究所被列為蘇聯(lián)援建的156個項目之一，航空材料所的建設(shè)先后得到22位蘇聯(lián)專家的幫助指導。顏鳴皋在組織大家掌握基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，通過對外學習和培訓培養(yǎng)鈦合金材料研制和鑄造研發(fā)的骨干和尖子。1957年10月，顏鳴皋光榮入黨，成為一名中共預(yù)備黨員。在他整天和同事們?nèi)找构リP(guān)下，7.5千克真空自耗電極電弧爐試車成功并投入使用。

在蘇聯(lián)撕毀合同撤走專家后，我國航空科研戰(zhàn)線開展“摸透米格—21”會戰(zhàn)。自行設(shè)計研制新型殲擊機，首先要攻克的是這種飛機上使用的鈦合金材料。在與協(xié)作單位通力合作下，通過對軋制工藝、熱處理制度、沖壓成型工藝和焊接性能的深入研究，試制出寬800毫米、長3米的大規(guī)格TCl鈦合金板材，用這種板材；中壓成我國首批新型殲擊機所使用的機罩前段、水平安定面和整流包等機件。

1961年，顏鳴皋被任命為金屬物理及化學分析研究室主任。他設(shè)計制造出我國第一臺鈦合金鑄造專用爐——鑄造凝殼爐，不僅為開展鑄造鈦合金及其成形工藝創(chuàng)造了條件，還為以后設(shè)計制造50千克小批生產(chǎn)用鈦合金鑄造爐打下基礎(chǔ)。1963年，他被提升為研究所總工程師，在國防部六院航空材料研究所被定銜為技術(shù)上校。在此期間，他與自己的搭檔、副主任陳學印合著發(fā)表了《鎳基合金的強化》的論文，在當時蘇美發(fā)達國家鎳基高溫合金研究進入快速發(fā)展的同時，也開創(chuàng)了我國高溫合金研究與應(yīng)用的理論新成果。

正當顏鳴皋的科研成果不斷獲得豐收的時候，文化大革命開始了，他被打成“美國特務(wù)”、“蘇修特務(wù)”。顏鳴皋的性格決定了他把磨難當成黨的考驗，總在自身找問題，從來沒有懷疑過黨和領(lǐng)袖發(fā)動這場運動的正確性。在嚴重的批斗逼供下，他在精神上承受了巨大的壓力，患了處于精神分裂癥邊緣的“幻聽癥”，病情的反復發(fā)作，使他受到造反派的很多皮肉之苦，由于胃出血，飯量很小，骨瘦如材。在一次重體力勞動中，口吐鮮血栽倒在地……

航空材料疲勞與斷裂理論研究獲得成果

上世紀70年代初，正在服役的國產(chǎn)殲6飛機不斷頻發(fā)起落架裂紋，裂紋概率呈正態(tài)分布，峰值在飛行70～120個起降之間，對保障飛行訓練、安全和戰(zhàn)斗起飛構(gòu)成了嚴重威脅。在不得已的情況下，武漢軍區(qū)空軍采用補焊方法來緩解備件不足問題。但這樣做是否可靠，需要科學求證，他們?yōu)榇苏业奖本┖娇詹牧涎芯克?。材料所的上屬部門三機部對這一課題非常重視，進行了科研立項，組織北航、西工大共同投入研究。在研究所的邀約下，處在病休中的顏鳴皋不計前嫌答應(yīng)參與指導研究。這時的顏鳴皋已被宣布“解放”，雖說還列為“沒有改造好的資產(chǎn)階級知識分子”，但能邊參加勞動邊進行心愛的研究工作，這對他已是很滿足了。顏鳴皋在政治和生活的某些方面是遲鈍的，但科學眼光異常敏銳，視野非常開闊，就在臺上批斗低頭彎腰時，他已開始注意到斷裂力學和新型檢測技術(shù)在世界航空界的迅猛發(fā)展趨勢了。

這是他科研道路上的一個新的航標燈。當時，疲勞和斷裂力學理論、參數(shù)測定的研究在我國處于初期，雖然討論火熱，可實際應(yīng)用相對落后。在顏鳴皋指導下，對斷口形貌進行了系統(tǒng)研究。他們利用掃描電鏡，對α—N曲線從起始裂紋至臨界裂紋，對裂紋起始、擴展、失穩(wěn)擴展，至最終斷裂的各個階段特征，直接在斷口上從低倍到高倍進行系統(tǒng)研究。利用高壓透射電鏡，進行斷裂與鋼的組織結(jié)構(gòu)的研究。與中科院金屬研究所共同商討了通過金屬內(nèi)耗作用研究裂紋形成擴展的機理。通過反復試驗，他們研究出了一套基層部隊能夠簡便而快速準確的裂紋檢測方法：為了對付內(nèi)孔裂紋，他們研究出了內(nèi)孔噴丸強化板帶。通過試飛和損傷容限評估，補焊加強化的起落架壽命可達1200個起降，4次檢查周期裂紋漏檢概率為萬分之幾，安全概率極大增強，檢查周期由50個起降改為200個起降。武漢空軍還把報廢在倉庫中的200多副起落架重新做了修復使用，解決了飛行訓練的燃眉之急。

1978年，顏鳴皋在“文革”結(jié)束后的新一屆所領(lǐng)導班子中被任命為技術(shù)副所長、總工程師。甩掉包袱的他首先希望的是，在疲勞和斷裂研究上有深入的開拓。他對不同晶系合金初期裂紋擴展出現(xiàn)的小平面位相，根據(jù)滑移方向和層錯能的高低進行預(yù)測，獲得重要研究成果。完成了疲勞裂紋萌生與初期擴展的力學行為與微觀機制的研究，為我國新機種選材、服役機種故障分析和延壽做出重要貢獻。應(yīng)用斷裂力學分析與錯位模型，首次推導出預(yù)測疲勞裂紋擴展門檻值的理論計算方程，在世界疲勞界引起廣泛關(guān)注。他還研究出不同超載形式和程序?qū)︼w機結(jié)構(gòu)材料疲勞壽命的影響，根據(jù)斷口變化特征采取變參數(shù)法對常用的威林伯格和馬爾斯遲滯模型進行了修正，提高了對程序和隨機加載壽命估算的精確度。他把自己的研究成果撰寫出《金屬疲勞斷裂微觀機制》一文，成為我國首次發(fā)表的有獨立見解、系統(tǒng)闡明疲勞與斷裂微觀機制的經(jīng)典代表作。他還為配合飛機設(shè)計部門進行損傷容限設(shè)計，對大量國產(chǎn)材料進行斷裂數(shù)據(jù)與成活率測定，出版了多種手冊與數(shù)據(jù)匯編：為飛機安全設(shè)計、合理選材提供了大量數(shù)據(jù)和理論依據(jù)，并建立了完整的試驗裝備，培養(yǎng)了一大批技術(shù)骨干，使北京航空材料研究所在材料疲勞與斷裂應(yīng)用研究方面處于國內(nèi)領(lǐng)先，國際享有盛譽的地位。

架設(shè)橋梁與甘為人梯

隨著改革開放力度加大，顏鳴皋參加國內(nèi)外學術(shù)交流活動日益增多。早在1987年，就由他主持召開了第五屆國際材料力學行為會議，并當選為理事會主席，后連續(xù)參加主持5屆。1999年又被該會議推選為名譽主席，被當年的國際疲勞大會授予“終身榮譽會員”。

1991年11月，顏鳴皋當選為中國科學院學部委員（后改為院士）。然而在榮譽面前他十分淡定，把育人卻視作自己后半生的神圣使命。他認為航空材料科技隊伍的建設(shè)和穩(wěn)定，要特別注意培養(yǎng)和造就一批新世紀技術(shù)骨干與創(chuàng)新性學術(shù)帶頭人。國家恢復學位制后，他就被國務(wù)院聘為第一、第二屆學位委員會；臺金評議組成員。北京航空材料所首批獲得國務(wù)院學位委員會授權(quán)的航空科研系統(tǒng)第一個也是當時唯一一個博士學位授予權(quán)和多專業(yè)碩士學位授予權(quán)單位。他關(guān)心所里的研究生招生與培養(yǎng)、導師隊伍建設(shè)，傾畢生所學親自培養(yǎng)了15名碩士、23名博士、10余名博士后，目前這些學生有的已在科研和管理工作上嶄露頭角，并且出手不凡，成為本專業(yè)的技術(shù)骨干、學科帶頭人，其中半數(shù)以上擔任了院領(lǐng)導、研究室主任、總工程師、教授、大學系主任等以上領(lǐng)導職務(wù)，一批優(yōu)秀的跨世紀高層次人才正在崛起。顏鳴皋不僅創(chuàng)造了科研的輝煌，也為航空材料科研的發(fā)展打下了扎實的人才基礎(chǔ)。

顏鳴皋的人生已跨過了90歲高峰，嚴重的骨質(zhì)疏松病有時迫使他不得不住院治療。然而這個當年我國航空材料研究的開山者渾身依然洋溢著骨氣、豪氣與朝氣，他的病床旁堆放著資料與書籍，科研工作還是他揮之不去的依戀。他對來訪者說：“‘航空報國，強軍富民’是我們肩負的光榮歷史使命。黨和國家領(lǐng)導人多次給予我們極大的關(guān)懷和鼓勵，也寄予我們極大的期望。我們航空材料基礎(chǔ)研究，是國家航空事業(yè)騰飛的基礎(chǔ)，我要為此盡點微薄之力。