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忆我国人造金刚石产业起步

关键词 金刚石 , |2015-01-30 10:13:05|来源 中国磨料永诚棋牌官网网
摘要 两座基石巍巍丰碑——忆我国人造金刚石产业起步郑州磨料永诚棋牌官网磨削研究所卫凤午一、心存感恩人到老年,欣喜忆往;深深思之,常存感恩。
两座基石  巍巍丰碑
——忆我国人造金刚石产业起步
作者:郑州磨料永诚棋牌官网磨削研究所 卫凤午

       一、心存感恩

       人到老年,欣喜忆往;深深思之,常存感恩。
       王光祖、夏瑶峰和卫凤午(笔者),三人相识于上世纪五十年代。1957年至1959年,王光祖赴前苏联学习碳化硅刚玉制造;其间,夏瑶峰到前民主德国学习;笔者在国内,先学陶瓷永诚棋牌官网,后学刚玉制造,再学化学分析。1960年,国家设“121”绝密课题,要研制人造金刚石,夏是磨料研究室主任,王是该课题的主力干将,卫是二线专职管理人员。1963年12月6日,“121”课题组于北京通用机械所(简称通用所,后迁址合肥),在两面顶压机上,成功研制我国第一颗人造金刚石,实现了破“无”为“有”;1966年,在六面顶压机上完成“中间试验”,于第一机械工业部郑州磨料永诚棋牌官网磨削研究所(简称“三磨所”)建成中间试验基地,当年生产人造金刚石一万克拉;编写出首部《人造金刚石制造工艺规程》(共六册),为我国人造金刚石产业化奠定了工艺基础。这两项成果,在我国人造金刚石的发展史上,堪称巍巍丰碑!此乃两大战役,铸就“两座基石”。
       要办《人造金刚石》杂志(现名《金刚石与磨料永诚棋牌官网工程》),笔者是创始人之一,曾任主编;王光祖给以大力支持,是其主力撰稿人和审稿者之一。编写《中国大百科全书》,笔者是其机械工程卷中磨料永诚棋牌官网部分(含普通磨料永诚棋牌官网、超硬材料和涂附永诚棋牌官网)项目组织者、负责人,王主笔其中“金刚石”条目。王、夏和笔者还常合写文章发表,如:“关于我国人造金刚石未来发展的思考——献给我国人造金刚石诞生35周年”、“高品级金刚石产业化的若干问题”及“组建中国超硬材料工业协会势在必行”等等,为永诚棋牌下载发展出谋献策。成立“中磨协会”(其前期含普通磨料永诚棋牌官网、超硬材料和涂附永诚棋牌官网,后一分为三,即现在的“磨协”、“超协”和“涂协”),夏瑶峰是首任秘书长,卫凤午是第二任秘书长。
       2012年至2013年,又有幸参与《中国超硬材料工业五十年》发展史的编审工作,王是编委会主任,夏和卫是其成员,三人再次协同从事。编审《中国超硬材料工业五十年》发展史这样有生难遇的重大工程,能参与倍感幸运,干起来尽心尽责,完成后充满喜悦!
       一个人,能有幸投入我国人造金刚石产业发展之大潮,参与其中并能献上绵薄之力,那感觉真可谓:血流涌动,幸福满满,终生无憾,心存感恩!

       二、首颗问世

       国家的大建设急需金刚石,而我国天然资源贫乏,上世纪60年代以前主要从前苏联和非洲某国进口。1960年中苏关系交恶、非洲某国政变,进口来源断绝。国家高层领导断然决策,发展人造金刚石。在国家领导的关怀和有关部委的大力支持下,快速组建起两大科研团队,即:科学院系统团队,由中科院的物理所和地质所组成;工业系统团队,国家科委于1960年10月正式下达“人造金刚石试验研究”项目,系尖端科技,保密性极强,代号“121”课题,由一机部通用所、三磨所,以及地质部地质科学研究院(简称地科院)组成。这不仅是一场反封锁、反垄断、反扼杀政治色彩很浓的战斗,而且是一场科学技术落后、工业基础薄弱的中国与西方工业发达国家之间的高科技较量。
       本文主要说说工业系统团队。这个团队有几个优势:同心协力目标直指尽速拿到金刚石;加工条件和施工力量相对较强;以胡恩良、于鸿昌、王光祖和姚裕成等为代表的,一大批新中国培养的青年科技工作者,在国家的困难时期,敢拼敢打,吃苦耐劳,攻坚克难,直至胜利!
       设计、制造超高压高温装置是攻克“121”课题的主要和关键工作。胡恩良等通过收集、分析国外有关资料,以简单、快上、可靠为原则,确定采用两面顶结构装置。在设计中解决了强度计算和材料选择两大难题,于1961年二季度完成全套图纸设计,正式命名为“61型超高压高温装置”。第一套“61型”装置于1962年底诞生,建起了我国第一家年轮式两面顶超高压实验室,为金刚石合成工艺的试验研究提供了最基本的工作条件。
       不打无准备之仗。王光祖、于鸿昌等收集、阅读了大量有关超高压高温如何产生、金刚石如何生长等方面的资料,写出《人造金刚石合成工艺基础》,并经过全面、细致分析,精心设计出几套实施方案。1963年6月26日,王光祖还特就《人造金刚石合成工艺实施方案》作报告,向课题组成员详细说明,参加者有:于鸿昌、卢飞雄、胡恩良、金秋野、许锦枫、余征民、孙荣传、周纪堂、姚裕成、柳开忠、熊文松和张文华。这样集思广益,明确提出了:选择触媒的理论依据、石墨的纯度大于99.9%、升温升压程序等。这就从理论上和原材料准备方面,为成功敲开金刚石合成技术大门,奠定了很好的基础。
       我国首颗人造金刚石问世。经过通用所、三磨所和地科院两年多的通力合作,于国产300吨61型两面顶超高压装置上,第32号试棒以高纯石墨为碳源,以镍铬合金为触媒,在7.8GPa和1375-1550摄氏度条件下,1963年12月6日,首次成功合成我国第一颗人造金刚石。
       那天晚上,32号合成棒打开时,有闪闪发亮的晶体神秘出现了,用它刻划玻璃,发出清脆的吱吱声。这声音是人工合成的金刚石降临华夏,哇哇坠地的吉兆!在场战士顿时热血沸腾,山呼海啸,我们成功了,我们胜利了!
       经酸处理及重液分离后,此发亮神秘物露出了真容:粒径为20-30微米的黄绿色晶体。由三磨所初检,经权威机构复验,X光分析证明,这神秘晶体其谱线,与天然金刚石及日本的人造金刚石谱线全同,确认该黄绿色晶体是我们自己人工合成的金刚石!
       “首颗问世”使我们可以向世界宣告,继美国、瑞典,英国、前苏联和日本之后,我国成为第六个加入世界“人造金刚石俱乐部”的国家,完成了中国人造金刚石从无到有的奠基之作,是中国超硬材料发展史的第一个里程碑。破无为有,彪炳青史!

       三、产业起步

       超高压高温技术是人造金刚石研制、生产的基础。我国人造金刚石产业化工作的部署,当年根据一机部的安排,兵分两路:以通用所为代表,继续走两面顶压机之路;以郑州三磨所和济南铸造锻压机械所(简称铸锻所)为代表,走新辟的六面顶压机之路。本文主要说说后者。
       1964年一机部下达了“人造金刚石中间试验”任务,由济南铸锻所、郑州三磨所和上海材料所承担。于是有关科研战士安营扎寨会战于济南。1964年4月开始了DS-023型6×6MN铰链式六面顶压机的设计、研制工作。参与攻关的有:铸锻所闵学熊、陆乃焜、王留德、温效康等,三磨所王光祖、余征民、余志超、李进保、邵德厚、闫聚武和孔令春等。
       通用所胡恩良遵照上级指示,1964年6月亲赴济南铸锻所,将他对6×6MN六面顶压机的构思及设计图纸(不具备施工要求的示意图),向“中试”人员做了详细交待。陆乃焜、王留德等对所提供的图纸,做了大量新的设计,并解决了加工、安装和调试过程中的诸多难题。我国第一台铰链式六面顶压机的问世,凝聚着他们的高超智慧和感人辛劳。
       在铰链式六面顶压机的制造安装及调试运行中,难题一个接着一个,诸如同步、对中、密封、稳压等等,尤其是由六个顶锤构成的超高压腔,密封不住而屡屡“放炮”,最令人头痛。后者顿时成了“拦路虎”,几乎使“中试”进入“黄区”,方向难明。聪慧的“中试”战友,夜以继日、废寝忘食、群策群力、集思广益,终于睿智地将顶锤端部“倒角”,让密封边横截面呈“里宽外尖”状,在施压过程中成为“楔形”溢流体,使之具有“自密封作用”,天才地搬开了这一可恶的“拦路虎”。太伟大了,真乃神奇之笔!有专家称:铰链式六面顶压机的设计是一项重大发明,大大降低了准入门槛,是我国超硬材料蓬勃发展的基石。事实如此,言之有理!还有专家称:采用小倒角解决顶锤超高压密封这一关键问题,对铰链式六面顶压机的正常运行起到了决定性作用;对超高压技术的发展无疑是一大贡献。评价中肯,一点不错!
       1966年5月试制出的,具有中国特色的第一台铰链式六面顶压机,胜利调试成功,紧接着于6月10日运抵郑州。随即安装调试并于7月3日正式投入工艺试验。王光祖等亲自参与了在中国第一台6×6MN(超高压油压150MPa,工作缸径230mm)铰链式六面顶压机上,开展金刚石合成工艺试验。1966年生产人造金刚石10,000克拉,既考验了装备、原材料和全套工艺规程,并培养锻炼了人才,从而拉开了中国工业化生产人造金刚石的序幕。
       紧接着,为使科技成果尽快转变为生产力,三磨所一方面充分利用刚建成的中试基地,几乎倾全所之力,有创见的以科研为主、兼搞小生产。同时,奋力开展人造金刚石的推广工作。由三磨所参加选址、设计并提供全套生产工艺技术资料和人员培训的,我国第一家人造金刚石专业生产厂——第六砂轮厂,于1969年底投入试生产。在推广人造金刚石过程中,三磨所编印了大量人造金刚石应用等宣传材料和人造金刚石生产全套基础工艺技术资料,向全国有关单位赠送。无私、无偿地先后为本永诚棋牌下载和冶金、地质、煤炭、石油等系统几十个单位培训了三四百名专业技术人员和工人。从而,使我国人造金刚石的生产很快就像多晶硅、单晶硅那样在全国推广开来。因此,郑州获有我国人造金刚石产业化发祥地的美誉。
       在人造金刚石生产厂或车间,像雨后春笋一般,在长城内外,大江南北破土而出的热潮中,王光祖教授不仅为前来三磨所参加短训班的学员,而且还应邀为众多生产厂,如武汉712厂、临潼第五砂轮厂、安徽亳州市金刚石集团公司、辽宁营口金刚石厂、航天工业总局7803厂等等,举办人造金刚石生产技术知识讲座,毫无保留地将生产实际中所积累的合成工艺技术“真经”传授给大家。于是业内很多人说,王光祖教授称得上是“桃李满天下”。
       我国具有自主知识产权的第一台铰链式六面顶压机和“人造金刚石中间试验”成果,开创了我国超硬材料发展的新局面,为我国超硬材料工业的形成、发展和壮大,做出了重大贡献,实乃我国人造金刚石产业化的奠基之举,是我国超硬材料工业发展史的第二个里程碑。世人仰望,功德无量!

       四、战斗不止

       参与我国超硬材料发展“首颗问世”和“产业起步”,以及其后跟进力推的众多相关单位,几乎都得到了1978年“全国科学大会”奖或者有关省市的相关奖项。这是党和政府给予我们“超硬人”的荣耀奖赏和深情激励!
       五十年过去了,如今我国已发展成为名副其实的超硬材料生产大国和出口大国,部分领域迈入强国之列,可喜可贺!我辈虽年届耄耋,仍想继续为永诚棋牌下载发展,尽份心,出点力,在有生之年,心甘情愿,战斗不止。
       王光祖先生常说,我国的人造金刚石事业,“做大”不易,“做强”更难;他还说,“做强”尚未成功,同仁仍须努力。王老兄有句誓言,那就是:倘若有来世,还搞金刚石。让我们,以此共勉吧!

       *文中用到胡恩良、王光祖、陆乃焜和夏瑶峰等多位专家的资料,特致谢意,并请原谅。

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