铸造专家——张立同院士（中）
西北工业大学铸造材料科学与工程系教授、博士生导师张立同是我国为数很少的工程院女院士，堪称巾帼女杰。
30多年来，张立同在航空材料领域里独辟蹊径，勇挑重担，承担了23项国家重点科研项目，在铸造技术和相关工艺理论基础、精密铸造工艺及精密铸造用高温陶瓷材料研究等方面取得了累累硕果，获得了国家一、二、三等奖4项及部级奖9项先后培养博士、硕士研究生30名，发表学术论文60余篇，是航空工业总公司首批获得国家级有突出贡献称号的科技专家之一。
年近花甲的张立同，风采不减当年。她身材适中，衣着合体，镜片后的眼神透着坚毅和自信，最让人感动的是身上充溢着时下许多人丢失了又被许多人期望的真诚和热情。她思维敏捷清晰，说话有板有眼，办事干脆利索。虽年近花甲，却精力旺盛，忙得两脚生风。现在，张立同指导着9名博士生和4名硕士生。由她牵头的课题组满打满算7个人，却承担着国家"863"高技术基金、国家自然科学基金、航空基金、国防基金和"九五"国防预研课题及横向课题共17项。
"只能掐着点的干！"张院士总是说。其实，自从献身教育事业的那一天起，她就没闲过，难得休个节假日，有时甚至带病攻关。她以"科学有险阻，苦战能过关"的信念，在事业的开拓中留下了一串闪光的足迹。
一
航空发动机是飞机的心脏，解决叶片铸造变形是提高航空发动机涡轮叶片质量中的难题。涡轮叶片主要靠熔模精铸的方法生产，叶片尺寸的精度和粗糙度要求很高，过去要靠两次抛光才能完成，需要大量的抛光设备和人力，不但变形、浪费大，而且破坏了叶片表面的致密层，降低了强度。有的工厂生产出来的叶片，30%左右因变形而报废。1973年，张立同下决心攻克这一难关。她顶着文革中批判"唯生产力论"的逆风，和某国防工厂合作，接下了"高温合金无余量熔模精密铸造叶片新工艺研究"这个没人敢啃的硬骨头。
那个年代，国外技术对我封锁很严密，研究经费有限，各种原材料奇缺，研究时限紧张，人手不够。当时，张立同的两个孩子都很小，家庭事情一大堆，一个女同志要搞大项目研究，可以说是困难重重。但是，科学研究道路上的艰难险阻没有难倒她，家庭生活的困难也没有压垮她。她凭着强烈的事业心，凭着一股子迎着困难上的倔劲，带领课题组成员迅速投入了工作。她吃住在工厂，和技术人员、工人一起跟班生产，寻找叶片的变形规律。她坚持严肃认真的科学态度，潜心研究，通过精密的测量与比较，从上千个试样、上万个数据中分析摸索，终于发现了刚玉型壳的热强度变化规律，首次从理论上全面揭示了航空发动机涡轮叶片在精密铸造过程中的变形本质。在理论指导下，张立同绘出了刚玉型壳与温度的变化曲线，找到了叶片变厚"挺肚子"的原因，并研制出了"保温壳体新工艺"。应用这项成果，精铸结构件报废率可降低10%~20%。张立同主持的这项研究，为无余量精铸工艺研究提供了理论依据，为提高航空发动机涡轮叶片质量做出了重要贡献。
1976年，我国引进英国斯贝发动机专利，但其中无余量叶片铸造用的模料、制壳材料、陶芯等分属另3个厂家专利，需另花上百万美元去买，就连其中做型壳材料的型砂也要从国外进口。了解到这些情况，张立同心潮难平。
她知道，早在2400年前，我们的祖先就发明了蜡铸造技术。明代宋应星所著《天工开物》，曾详细记载了"失蜡法"的配料及工艺流程，说明用这种技术铸造器物，可以达到"雕镂书文，物象，丝发成就"的惊人效果。抗战期间，美国人奥斯特尔从我国传统的"失蜡法"铸造工艺得到启发，把这种工艺原理用于飞机喷气发动机叶片的制造，创造出"奥氏精密铸造法"，发展到今天，已成为世界上喷气发动机叶片制造的先进技术，同时被少数几个西方国家所垄断。如今，我们得花钱去买我们祖先发明的技术，作为一个新中国的科技工作者，一个共产党员，张立同心中沉甸甸的。
"我来干！"，张立同以一个科技工作者崇高的责任感承接了这项国家急需攻关的项目，昼夜不分地忙了起来。张立同要研究的材料，超出了她所学铸造专业的范畴，涉及其他几个学科，如硅酸盐学科等。为了掌握需要的专业知识，她钻图书馆，做了上千次的实验，测试了上万个数据，整理了100多万字的实验资料，付出了巨大劳动。
一天夜里，张立同在实验室做实验，高温蜡喷出，糊住了她的双眼，眼球被烧伤。夜深人静，她只好让爱人陪着到医院看急诊。第三天，眼伤未愈，她又进了实验室。凭着这种拼命精神，张立同与伙伴们经过1000多个日日夜夜的奋战，研制出高温、透气、膨胀、抗蠕变、表面湿润等10多种材料性能测试仪。张立同创造性地提出了无余量精密铸造工艺的技术关键。并通过对数十种材料进行系统的调查测试和微观分析后所得出的上万个数据进行理论分析比较，终于研制出了该工艺所需要的模料，筛选出较为理想的新型壳材料--陕西铜川上店土。1980年，用铜川上店土型壳材料铸造成功我国第一批高精度、低粗糙度的斯贝低压一级无余量空心导向叶片。新铸叶片尺寸精度及内部质量与国际著名的英国罗尔斯·罗依斯发动机公司斯贝发动机叶片相当，表面粗糙度还略低于英国叶片。英国罗尔斯·罗依斯得知这一情况颇为怀疑，该公司一位专家特地将上店土型壳材料、模料等带回英国去鉴定。在精确的测试数据面前，他承认上店土是"高级莫来卡特"（莫来卡特是该公司所采用的世界"王牌"型壳材料），认为该模料是一种组织结构均匀一致的令人满意的模料，熔模是高标准的，上店土"是一种非常令人满意的撒砂材料，是非常好的抗蠕变型壳材料"。
张立同主持研究的这一成果，不仅将我国精密铸造水平推向国际先进行列，而且还为发展我国新型发动机复杂内腔叶片及薄壁复杂整体构件奠定了理论和工艺基础，因而荣获1985年国家科技进步一等奖。铜川上店土型材料，也被正式命名为"中华高岭土型壳材料"。这一材料的诞生，为我国进一步发展优质型壳材料开辟了一条新路，既满足了国内高精度熔模铸件的要求，生产的铸件又远销国外，产生了巨大的经济效益和社会效益。西安航空发动机制造公司已经用这种新材料精铸了20多种合金的200多个品种的零、部件，这项成果获国家科技进步三等奖。据初步统计，仅使用无余量精铸工艺减少铸件废品及采用上店土所降低的成本，每年就可节约120万元。
石膏型精密铸造是国际上70年代发展起来的一种新的铸造工艺技术，使用它可以铸造出无需机械加工的大型薄壁、复杂的铝合金无余昌整体构件，因而它被广泛地应用于航空航天技术领域中，但该工艺是国外厂家的专利，国内尚属空白。
80年代初，航空工业部调集精兵强将，组成该项目攻关组，瞄准国际水平跟踪攻关，张立同任副组长，主持整个技术工作。那段时间，张立同废寝忘食，整天穿行于图书馆的书架之间，在翻阅了大量的国外资料，做了广泛的国内技术调研的基础上，创造性地提出了攻关的技术路线及相关材料的设计方案，接着和攻关组的同志一起投入到紧张的试验中去。别人忙着辅导孩子考大学，而张立同顾不上自己的孩子，经常十天半月不着家。她从模料的显微结构设计入手，研制成功了我国第一代石膏型精密铸造用模料，通过石膏相变规律和显微结构形成机理的探讨，研制出精密铸造专用石膏，其性能与美国同类产品相当，填补了国内空白。
当她和同事们用实验室研制的材料在工厂浇出第一批合格铸件时，张立同抑制不住内心的喜悦，眼睛湿润了。1984年4月15日是张立同难忘的日子，这一天，她主持的"薄壁复杂无余量整体铝合金构件石膏型精密铸造技术研究"通过了部级鉴定。来自全国的知名专家和学者对这项研究成果给予了很高的评价，认为该成果接近国际先进水平，为我国高难度、高精度大型薄壁铝合金精密铸造技术的发展奠定了基础。该成果于1985年荣获国家科技进步二等奖。
张立同常说："没有创新，就没有超越"。针对叶片夹杂报废这一难题，她带领课题组率先在国内开展了高温合金泡沫陶瓷过滤净化的研究。她通过熔融金属与陶瓷坩埚的界面物理化学与热机械作用研究，发现了陶瓷夹杂来源，为采用过滤净化提供了理论依据。通过理论推导和实验修正，她首次提出高温合金中陶瓷夹杂被吸附的热力学判据，系统研究了过滤器材质对吸附夹杂效果的影响，得出"陶瓷过滤器是吸附陶瓷夹杂的最好材料"的重要结论，为泡沫陶瓷过滤器提供了理论依据。她还研究出具有优良抗热冲击性和抗蠕变性的泡沫陶瓷过滤器，解决了夹杂报废难题，显著提高了叶片等铸件的高温持久和抗疲劳性能，取得了明显的社会效益及经济效益。采用此工艺，每生产1台发动机可节约人民币63万元。该项研究获国家科技进步三等奖。
对一个科技工作者来说，荣获国家级科研大奖是梦寐以求的愿望。按说，张立同已心想事成，可以歇口气了。但她却没有丝毫松懈，依然痴恋科研，全身心地投入工作。
航空精密铸造用高温陶瓷材料是常规高温陶瓷耐火材料无法替代的新型材料，这些材料不解决，将阻碍我国中推比航空发动机涡轮部件的研制工作。张立同挑起了研制重担，在国家自然科学基金的资助下，她带领研究生深入研究了高温陶瓷组成、显微结构与高温性能的关系、高温陶瓷是晶相与玻璃相的变化规律，创新了玻璃相的分析方法，解决了多组元非平衡系统中相计算的难题，首次从本质上揭示了A12O3-SiO2系陶瓷型壳的蠕变本质，提出了提高型壳中温抗蠕变性及高温抗蠕变性的两种截然不同的显微结构设计及控制途径。这些研究，使国内陶瓷界惊呼：优势西移，不可小视西北工业大学！国际高温陶瓷界也特别关注此次研究，美国著名国际文摘《工程索引》（EI）、《化学文摘》（CI）、《国际宇航文摘》很快摘登了这些研究成果。
在上述理论指导下，张立同课题组研制成功新型精密铸造系列高温陶瓷材料，为发展我国中推比航空发动机做出了突出贡献，连获国家科技进步三等奖2项，部省级科技进步一、二等奖4项。1986年以后，张立同根据航空发动机对超高温材料的需求及国际上航空高温结构陶瓷材料的发展趋势，决心开拓航空结构陶瓷的新领域。好心的朋友劝她，你已经功成名就??艰难，需要付出的也更多，但张立同痴心不改，她带领着年轻人又一次冲了上去。1987年承担了国家"863"高技术研究项目"航天飞机隔热瓦用高纯超细石英纤维"的研究，与工厂合作在国内率先采用低成本沥滤法替代昂贵的熔融石英拉丝法，制备出航天飞机隔热瓦用高纯超细石英纤维，纤维性能达到美国同类产品标准，填补了国内空白，打响了艰难的第一炮。"功崇惟志，业广惟勤"。紧接着，张立同带领课题组的成员，制定了"航空为本，打实基础，重点突破，军民两用"的方针，团结拼搏，共同攻关，在高温结构陶瓷领域展开了一场高水平的攻坚战。"八五"期间承接了国防预研、航空型号攻关、国家基金、部委基金、横向协作项目等26项课题，硕果满枝，成绩斐然。
--高温结构陶瓷的优异高温性能引入注目，但脆性没有彻底解决，各国都在竞相研究寻找提高其断裂韧性的新途径。张立同独辟蹊径，在氮化硅（Si3N4）结构陶瓷材料中通过控制β-Si3N4柱晶的生长，获得类似加入晶须、晶棒的显微结构，使自增韧氮化硅性能有了新突破：1350℃时断裂韧性高达22~24MPa·m1/2，并且具有优良的综合性能。这一研究成果居国内领先水平，得到国外专家高度评价。
--碳-碳（C/C）复合材料是可用于2000℃以上的超高温结构材料，防氧化涂层是碳-碳复合材料在航空发动机上使用的关键。她和同事们研制了一种成本低、工艺简单的液相反应法制备的防氧化涂层，工作温度和持续时间性居国内领先水平（1600℃时大于160小时，1650℃时大于30小时，1700℃时大于10小时），而且有良好的抗热震性，使涂层性能居国内领先水平，受到国际关注。
--研制成功我国1750℃高温风洞陶瓷内衬，并经受了高温长时间热冲击试车考核，受到国防科工委的高度重视。
--用低温合成法制备出可用于1200～1250℃复相BAS玻璃陶瓷基体，其中1250℃时强度达到204MPa，跃居国际先进水平。此外，张立同还带领课题组开发了多项高温陶瓷民品，以替代昂贵的进口产品，经济效益十分显著。张立同所做的这些工作，与其说是其辛勤汗水的结晶，不如说是她用心血凝铸而成。二
张立同不仅在科研上成绩斐然，同时也是一位治学严谨、学养深厚、境界高远的良师。
1989年4月，在克利夫兰美国航空航天局（NASA）空间材料商业发展中心，出现了一位日夜工作在实验室的引人注目的中国女学者，她就是张立同教授。张立同是第一位获准进入美国这所研究机构的中国大陆高级学者，承担了美国未来大型空间站结构用陶瓷基复合材料的研究和指导研究生工作。张立同仅用不到一个月的时间，就使一个一年没有进展的课题有了转机。她带着美国研究生，用一年半时间，研究出3种低密度、高比强、高比模的陶瓷基复合材料，并通过了空间环境试验。该中心主任沃廉斯教授惊喜地说："张教授的才能和工作效率令人吃惊"。
一位美国电子工程教授请张立同剖析一种电子材料的功能故障，她很快解决了，这位教授十分感激，要支付高额酬金，张立同婉言谢绝地说："中国人更注重友情"，美国教授称赞她："你是一位真正的学者"。一位中国博士研究生在论文中遇到一个透射电镜制样中的材料难题，在此之前一个法国留学生因没有解决这个难题而被教授"炒了鱿鱼"，这位中国学生也面临着同样的窘境。张立同教授立即伸出援助之手，指导他很快解决了问题，使这位研究生留下了，并不断做出成绩。类似的事情很多，但她不要回报。她的为人、品德和学术造诣为中外朋友所敬佩。
张立同胸怀坦荡，有大家风度，无名人架子，在她的周围，经常活跃着一批朝气蓬勃的年轻人，她领导的研究室已经形成一支高层次、团结好、结构优化、拼搏创新的学术梯队。
她坚持两周进行一次课题组学术交流会，让研究生汇报论文进展，教师做专题介绍，实验人员提实验工作建议，鼓励学生的创新精神，注意培养课题组浓厚的学术气氛。她严把研究生论文质量关，总是和研究生一起逐字逐句推敲论文，反复修改，要求论文要有新的观点及深入的理论分析。研究生说，张老师指导的论文至少修改3遍才能过关，连文字、标点也不能错。
治学上对学生严，生活上她对学生关怀备至。她十分关心学生的困难，并以各种形式解决困难学生的生活。有一次，张立同接电话得知，一名研究生的姐姐因车祸去世，她立即派人买好飞机票，等第二天研究生考完试再实情相告，使这位研究生既没有耽误考试又及时赶回家。研究生说："张老师既是一位严师，又像一位慈母。"
几年来，张立同培养毕业的硕士生80%攻读了博士学位，指导的30名博士、硕士中有1/3晋升了高级职称或担任了技术行政领导工作。研究生们称赞张老师"桃李不言，下自成蹊"，1993年，张立同被评为部级"优秀研究生导师"。
"一个女人能走多远？"，张立同教授以自己突出的业绩做了回答。她登上了许多男同志也难以企及的高峰，曾被评为航空航天部先进工作者、全国三八红旗手、陕西省三八红旗标兵，国家级有突出贡献的专家，被辑录于《中国名人词典》、《华夏妇女名人词典》。在常人眼中，这够得上风光耀眼了，但对待名利荣誉，张立同却淡泊以视。
多年来，无论是报奖还是定职，张立同从来不争，甚至申请工程院院士也是领导反复动员后才填的表，在她的心目中，唯有事业最风光！
当然，作为知识女性，欲与天公试比高，需要付出比常人更多的艰辛和努力！
为了事业，张立同的小儿子满月没几天就被送往老家，大儿子8岁才回到父母身边。她家在大走廊式的阴面的一间房里住了18年，酷暑夜晚再热，人们也没见过张立同下楼乘凉。寒夜，她用毛毯把腿裹住继续攻读。
张立同作为学术带头人，重大项目的主持者，无论从项目前期广泛的调研、周密的资料准备、精心的方案构思，还是到现场进行艰辛的设备调试，实验结果分析，理论数据的推导，她都是那样的严格认真，那样的一丝不苟。紧张的工作使她长期靠安眠药才能入睡。深夜一两点后躺下，次日一早又投入繁忙的工作，她那因劳累而略显消瘦单薄的身影，与她对工作顽强拼搏、创新奋进的毅力相比，形成鲜明的对照，令人不免想起北宋词人柳永的名句："衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴"。
事业的成功，需要家庭的支持。一个成功男人的后面往往有一位伟大的女性，而一位成功女性的后面，也屹立着一个宽容大度的男子汉。张立同的丈夫卞素德就是这样的人。他身为处级干部，事情也很多，但对张立同早出晚归没命地工作非常理解，几乎包揽了全部家务事。两个儿子也很懂事，非常理解母亲，支持母亲。家庭使张立同溶入平凡，溶入温馨，也使张立同轻装上阵，走向更广阔的天地。
今天，当党和人民肯定张立同辛勤的劳动，授予她各种称号和荣誉的时候，我们可以看到，一个知识女性的成功，不光靠天赋、靠机遇，更重要的是靠对事业倾心热爱的敬业精神，对科学真理不懈探索的创新精神，对工作锲而不舍的拼搏精神。在接受记者采访时，张立同说过一段精彩的话，就让这段话作为本文的结尾吧：
"伟大的中华民族应该有自己研制的世界一流的飞机，应该有一流的航空材料和制造技术，我愿意为这个理想奋斗终身。也正是这一崇高的理想推动我走到今天，它还将推动我走向更加灿烂明天。如果说追求，这就是我的追求！"
