冶金专家:王润

作者:中国科学技术专家传略              发布时间:2015-06-09


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     王润,金属功能材料专家,教育家,我国金属功能材料开拓者之一。长期从事金属功能材料科研教学工作,开创了我国金属功能材料学科及金属功能材料教学与研究基地。为我国金属功能材料的发展及应用,培养我国金属功能材料专门技术人才作出了重要贡献。为学校建立研究生院、国家重点实验室、多个全国重点学科,并为建设多学科性研究型大学作出重要贡献。

王润,1929619日生于北京。1947年考入唐山交通大学,1948年因不满南京国民政府当局欺压百姓与贪污腐败,参加学生运动,后弃学投奔解放区参加革命,于19496月加入中国共产党。1949年秋回唐山交大继续学习,1952年春提前毕业留校工作,1953年秋派赴苏联莫斯科钢铁学院攻读研究生。1957年春获苏联科学技术副博士学位后回国,分配在北京钢铁学院任教。先后任副教授、教授、博士生导师,以及精密合金教研室主任、研究室主任、副院长职务。1983年任院长。1988年学院更名为北京科技大学并任校长。1993年到1998年任第八届全国人民代表大会代表及民族委员会委员。1998年至2003年任第九届全国人民代表大会代表。2004年离休。曾兼任中国金属学会副理事长,中国仪器仪表学会副理事长及仪表材料学会理事长。

开创中国金属功能材料学科

王润于1953年到1957年在苏联作研究生期间,在与苏联导师的接触和阅读文献中了解到当时苏联与西方国家在集成电路、电子计算机、航天技术(人造地球卫星)和新材料技术等领域正在迅速发展。王润敏感地意识到现代高新技术的发展需要各种具有能量转换的功能材料,如集成电路需要半导体材料、电学材料、弹性材料、磁性材料、膨胀材料与热双金属材料等,当时苏联把这些材料称为精密合金。王润回国后决心发展我国的精密合金材料(现在已统称为金属功能材料)。当时国内很少有人知道什么是精密合金。作为第一步,王润与马如璋教授合作将其苏联导师里夫舍茨(Б.Γ.Лившиц教授的专著《金属与合金的物理性能》译为中文出版。20世纪50年代末,他开始讲授“精密合金材料科学”及“金属与合金的物理性能”两门新课程。王润是国内讲授该课程的第一人。经过多次讲课,不断完善与充实其内容,在此基础上,王润主编了具有中国特点的《金属材料物理性能》教材,是当时中国大学本科第一本该专业的教材。该书的特点是:阐明了实际应用对材料性能的要求,材料物理性能的物理原理与本质,材料物理性能与成分、微结构、工艺之间的关系规律和提高材料性能的途经,该书出版后促进了我国金属功能材料科学体系的形成,使其成为材料科学的一个重要分支。该书于1992年由国家教委授予全国优秀教材奖,为我国培养功能材料科学与工程的高级技术人才及发展功能材料研究和生产奠定了科学理论基础。

创建学校金属功能材料的科研与教学基地

60年代初苏联停止援建我国156项工程项目,撤走专家,停止向我国提供精密合金材料。精密合金材料是精密仪器仪表,电工技术,自动化技术,国防科技不可缺的战略性功能材料,党中央和中央政府决定走自力更生的道路。冶金工业部决定在北京钢铁学院建立精密合金专业和新金属功能材料研究室。当时我国这方面的人才和科技资料极其缺乏。在冶金工业部的领导下,受学校委任,王润承担起组建新专业和新研究室的任务。他团结了一批刚大学毕业的青年教师,经过几年的努力,终于在北京钢铁学院创建了一个培养金属功能材料高级技术人才的基地和研究与发展新型功能材料的研究基地。王润以身作则,努力去开创金属功能材料科学体系。另外,给青年教师明确任务,让他们边干边学,在完成任务中成长与提高。从1961年建立精密合金专业开始,当年就从金相专业,冶金专业,铸造专业选派一些高年级学生,组建1961届,1962届,1963届,1964届精密合金专业本科班,并在当年招收1965届学生。在培养人才任务的带动下,有步骤地完善精密合金专业的培养计划与培养体制,并建立教学体系,实验教学,现场教学基地,以及新材料研究与发展基地。

    在王润的组织与领导下,完成了铁磁学基础、精密合金材料学、精密合金材料工艺学、精密合金性能测量学等教材体系。这些都是我国教学历史上第一次推出的新教材,与此同时组建与完善了精密合金教学实验室和新材料研究基地,主要有永磁合金性能测量实验室(包括磁化曲线测量、退磁曲线测量、磁能积测量、居里温度测量等),软磁材料性能测量实验室(包括磁导率、复数磁导率、损耗参数等的测量),电阻合金性能测量实验室(包括电阻率、电阻温度系数、霍尔效应的测量等),弹性与膨胀合金性能测量实验室,并编写了各类实验的实验指导书。这些实验室是当时材料类型专业首批较完善的材料物理性能实验室,这些实验室有两个功能,其一是培养学生的实验技能与动手能力,其二是作为研究生与教师研究与发展新金属功能材料的研究基地。

   为适应当时我国精密仪器仪表、电工技术、自动化技术与国防科技的需求,在上级的支持下,王润组建了研究与发展新型金属功能材料的研究队伍,包括永磁材料研究组、软磁材料研究组、弹性材料研究组以及热膨胀与双金属材料的研究组等。这是国内高校首批该类材料的研究队伍。

    在王润的组织与领导下,精密合金教研室与研究室研制出多种新型金属功能材料并发展新型功能材料学科。先后培养出精密合金专业大学本科生480多名,研究生(博士与硕士)30多名。

    适应国家需求,发展我国新型金属功能材料

王润是新金属功能材料学科的学科带头人。为适应国家的需求,王润组织和指导青年教师与研究生开展了新型功能材料的研究,研制出的新材料已在国防技术与新技术领域中得到应用,取得的主要成就,促进了我国相关新技术的发展。

1)永磁合金材料的研究

王润从50年代起长期深入系统地研究了永磁合金发展中的前沿问题。先后研究了铝镍钴系、铁铬钴系、稀土钴系、稀土铁硼系及钐铁氮系等十几种永磁合金。经过大量研究工作,他在永磁合金的成分和组织结构与性能间的内在联系规律,理论模型与机理以及配方、工艺和提高性能的途经等方面取得了高水平的成果。其中一些成果1987年获国家教委科技进步二等奖。

    各种永磁材料的核心问题是矫顽力机理问题,王润结合具体永磁合金,系统地对此问题做了大量研究工作。他与同事合作,在研究NdFeB合金中,通过实验发现Nd-Fe-B系合金组织内边界有四种类型情况,其中第四类边界由富Nd相层和Nd2Fe14B晶粒的外延层组成,这种外延层含有较高铌、氧、碳元素并具有较低的各向异性场,是首先形成反磁化畴核的区域。按此机理提出了烧结NdFeB合金的显微结构模型和矫顽力表达式。这一研究成果,不仅阐明了烧结NdFeB合金的矫顽力与成分及显微结构的关系,还找到了该合金矫顽力实际值与理论值之间产生差别的原因,指出了提高烧结NdFeB永磁体矫顽力的途经。在此系统研究的基础上,已在国内首次研制出高矫顽力高磁能积的“双高”NdFeB永磁材料。该研究成果于1991年获国家计委、国家科委、财政部的国家重大成果奖。

15 SmCo5永磁合金的研究中,发现合金在730℃和950℃交替处理时,矫顽力可逆地变化,但如时间过长,则矫顽力不能完全回复。这种矫顽力的可逆变化与不均匀固溶体的形成和消失有关,而矫顽力的不可逆变化与Sm2Co3的形成有关。从而揭示了氧对SmCo5合金的矫顽力起了重要作用,较早提出了稀土钴永磁合金生产的低氧工艺技术路线。

217Sm(Co,Cu,Fe,Zr)7.4合金的胞状组织形成和矫顽力机理的研究中,发现矫顽力的提高不是由胞状组织的变化引起的,而是由成分(Cu)在两相(15217相)分布变化导致畴壁能差变化所引起的。根据这一机理,把等级时效处理改为连续控速冷却,使矫顽力由(56)千奥提高到(1.52)万奥,对生产有重要指导意义。

在研究可变形Fe-Cr-Co永磁合金中,实验证实该永磁合金的反磁化,并不是过去认为的畴壁位移过程,而是磁矩转动过程,反磁化临界场与α1相颗粒的尺寸有关,提高α1颗粒的均匀性及形状各向异性,是提高该合金矫顽力的主要途经。这一研究成果在19831129届国际磁学与磁性材料学术会上宣读后,有数十位外国专家索取论文,随后论文发表于美国《应用物理》杂志。

研究了钐铁氮永磁合金,发现Sm2Fe17化合物的吸氢歧化和去氢再化合的相变细化晶粒过程。利用这个过程的热力学与动力学原理研制出矫顽力大于(2025)千奥的永磁体,该项成果已获得国家发明专利权。

2)软磁材料的研究

80年代,软磁合金的主要发展是非晶态合金和纳米晶材料。王润对这些新型软磁材料的主要前沿问题,如非晶态合金的结构弛豫、稳定性、脆性、传感性能及微晶的结构与性能进行了系统研究。

他系统地研究了Fe基非晶脆性问题,查明了非晶退火脆性是由于非晶结构弛豫所致,运用自由体积模型阐述了非晶合金退火脆性的本质。在此理论基础上提出了改善非晶退火脆性的途径,通过选择共晶成分,提高制备冷速,在脆化温度以下延长退火时间,自由面朝外卷绕等措施有效地改善了脆性。

系统地研究了Fe基,Fe-Ni基和Co基非晶态软磁合金在结构弛豫过程中居里点、各向异性、矫顽力、损耗、导磁率、杨氏模量、电阻率、磁致伸缩等物理性能的变化规律,阐明了结构弛豫的机制,从实验中概括出估算非晶温度稳定性的经验公式,并对多种实用非晶合金的低温稳定性作出了定量计算。这项研究成果,获冶金工业部1989年科技进步二等奖。

研究了非晶合金传感性能,发现铁基及钴基非晶带、丝均有大巴克豪森跳跃效应,可得到感应尖锐脉冲电压,动态磁滞回线的方形度愈高脉冲愈尖锐,提出了非晶带矫顽力外硬内软的磁结构模型,总结出压力和位移与电压转换灵敏度的关系规律,为非晶合金应用于传感器开辟了途径。

软磁合金的最新发展是纳米晶材料。他通过对纳米晶形成机制及影响性能因素的研究,提出双向无规各向异性模型,得出合金显微组织结构和各相磁特性参数与有效磁各向异性常数K之间的数学关系式,研制FeCuNbSiB纳米晶合金,其导磁率μ(0.08A/m)达14.8×104。“超微晶软磁材料应用基础研究”项目获国家教委科技进步二等奖。

3)超磁致伸缩材料的研究

    863“稀土超磁致伸缩材料及其应用研究”项目中,他与科研组人员一起掌握了定向凝固技术关键。在适宜的TbDyFe合金成分下控制好晶体生长速度可获得<112>轴向择优取向和低场高磁致伸缩性能,研制出一种新型稀土超大磁致伸缩材料TbDy(Fe,M),该产品已在国防军工部门用于制造声纳水声换能器和水声对抗用换能器,具有体积小、重量轻、低频大功率的特点。中国船泊工业总公司军工局组织的科技成果鉴定认为:北京科技大学研制的稀土超磁致伸缩材料的性能已达到国际同类产品的先进水平,在国内居领先水平。“稀土铁超磁致伸缩材料”于1998年获国家发明专利。

4)对金属材料科学的其他研究

       结合金属功能材料的研究,他对金属中的亚稳分解、不均匀固溶体(K-状态)与时效回归现象等理论问题提出了一些新的见解。在Fe-MoFe-W合金中固溶体的分解是第二相的析出过程,而在Fe-Ni-Cr-Ti弹性合金中回火时效后形成不均匀固溶体(K-状态),这种状态引起电阻率、硬度及磁性的显著变化,在更高温度加热后又回复到原有性能,这种时效回归现象可多次重复出现。此成果已被前苏联出版的“金属及合金的物理性能”新书中引用。他运用不均匀固溶体理论成功地解释了铁铬钴系合金矫顽力机理问题。

他还研究发现在铝镍钴合金中,为了获得高性能而进行回火时,其矫顽力及磁滞回线的变化都是可逆的,这种现象与该合金α固溶体的分解初期过程相关,由此提出用热处理办法提高该合金合格率的措施。在铁钴钒永磁合金中他发现亚稳分解是不均匀的,有分解及长大两个过程,改变了过去认为在合金内均匀地同时发生分解的传统观点,为改善该合金的热处理工艺提供了理论依据。

为建设综合性研究型大学作贡献

王润于1983年任钢铁学院院长时,正值改革开放初期,趁此大好时机,他认真贯彻中央关于改革开放的方针,着重抓了学校的学科建设。经过全校教职工的共同努力,北京钢铁学院增设了一批新专业和硕士、博士学位授权学科,并由国家教委评出6个全国重点学科,建立了全国首批研究生院和新金属材料国家重点实验室,初步形成了多学科性研究型大学。

为提高学校的管理水平,由王润主编,本校和北师大有关干部及教师参编出版了《高等学校管理》一书,1990年获高教科研优秀专著二等奖。1991年国家教委及人事部授予王润“全国优秀教育工作者”光荣称号。

作为校长,王润为人谦虚谨慎,平易近人,善于团结共事,发挥干部、教师、专家学者的积极性,尊重他们的劳动。作为教师,对教学及科研工作认真负责,一丝不苟。在任全国人民代表的10年中,密切联系群众,热情接待群众来访,认真反映群众的要求及呼声,积极参加讨论会,坦言陈词,恪尽职责。                            

(周寿增)


简   历

1929619出生于北京。

19479月考入唐山交通大学冶金系。

194811月弃学去冀东解放区参加革命。

194812月参加接管唐山钢厂工作,任组员。

19496月加入中国共产党。

19499月回唐山交大继续学习。

19525月在唐山交大冶金系本科毕业,留校任教。

195211月在北京留苏预备部学习俄语。

195311月赴苏联莫斯科钢铁学院学习。

19575月获苏联科学技术副博士学位后回国。

19575月起在北京钢铁学院任教。

1960年任副教授,精密合金教研室主任兼研究室主任。

1979年任北京钢铁学院副院长。

19815月任教授,后任博士生导师。

1983年任北京钢铁学院院长。

1988年任北京科技大学(原北京钢铁学院)校长。

1992年至1998年任第八届全国人大代表及民族委员会委员。

1998年至2003年任第九届全国人大代表。

2004年离休。

主要论著

1 Б.Γ.Лившиц (前苏联  波.格.李夫舍茨)王润. 铁基合金时效回归现象. 金属学报,195832):120-128.

2李夫舍茨著,王润,等 译. 金属与合金的物理性能.北京:冶金工业出版社,1959.

3向传三, 杨国斌, 王润, 庄有德. 非晶态合金薄带磁畴结构的观察. 贵金属,198124:89-91.

4 Yu JWu Y, Wang R. Research on structural relaxation of Fe78Si10B12 amo↑rphous alloy. Journal of Applied Physics, 1982, 5311):7777-7779.

5 Run Wang Jufang Chen Shouzeng Zhou. Spinodal decomposition a↑nd magnetic hardening of Fe23Cr15Co2Mo0.5Ti permanent magnets. Journal of Applied Physics, 1984, 55( 6):2109-2111.

6王润.金属材料物理性能.北京:冶金工业出版社,1985.1993(修订版).

7马德青, 裘宝琴,王润. Nd-Fe-B永磁合金的组织与磁性. 功能材料, 1985,16(6):321-325.

8林冰, 王润, 杨国斌. 非晶态合金在传感器中的应用. 功能材料, 1986,171):12-20.

9 Bing L Guobin Y Run W. Annealing effects on the curie temperature of amo↑rphous Fe-Cr-B-Si alloy. Journal of Non-Crystalline Solids, 1986,88( 2-3): 323-328.

10 Weizhong Tang Shouzeng Zhou Run Wang. Facto↑rs controlling the coercivity of Nd-Fe-B type permanent magnets. Journal of Magnetism a↑nd Magnetic Materials, 1988, 75 (3): 416-420.

11林冰, 俞静, 杨国斌, 王润. 铁基非晶态合金的退火脆性. 北京科技大学学报, 1988,10(1):18-22.

12 杨国斌, 关志群, 王双全, 王润.  铁基非晶合金局部晶化过程中的矫顽力拐折现象. 金属学报, 1988,24(4):B296-B298.

13 Tang Weizhong Zhou Shouzeng Wang Run. Preparation a↑nd microstructure of La-containing R-Fe-B permanent magnets.Journal of Applied Physics, 1989, 65( 8):3142-3145.

14 周寿增, 唐伟忠, 王润. 烧结NdFeB永磁合金的边界显微结构与磁硬化.金属学报, 1990,26 (4):B290-B294.

15万永, 周寿增, 王润, 吴平. Lattice Constants of R-Co Permanent Magnet Alloys. Rare Metals, 稀有金属(英文版), 1992, 11(1): 39-46.

 16纪松, 丁五洲, 杨国斌, 王润. Nb量对Fe基超微晶软磁合金的结构与性能影响. 功能材料, 1993,24(4): 319-322.

17纪松, 丁五洲, 杨国斌, 王润. 铁基非晶合金电子浓度对晶化温度的影响. 兵器材料科学与工程, 1993,16 (6): 25-27.

18纪松, 丁五洲, 杨国斌, 王润. FeCuMoSiB超微晶软磁合金的结构与性能研究. 兵器材料科学与工程, 1994,17 (1): 28-31.

19孙爱芝, 肖耀福, 裘宝琴, 王润. Nd2FeCo14BNd2FeCo17双相HDDR.  金属学报, 1996, 328: 872-875.

20纪松, 杨国斌, 王润. 纳米软磁合金的双相无规磁各向异性模型.物理学报, 1996, 45(12):  2061-2067.

21曹晓明, 王润. 耐液态锌腐蚀材料的研究和应用. 金属热处理学报,1997182):25-29.

22蒋成保, 周寿增, 张茂才, 王润. 定向凝固TbDyFe合金的取向、组织和磁致伸缩性能.金属学报,  1998, 34(2): 164-170.

23岳明, 刘旭波, 肖耀福, 王润. 合金元素Co,Zr,GaHDDR各向异性NdFeB中的作用. 金属功能材料, 2001, 8(3): 35- 38.

 

 

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