冶金专家:李依依

作者:中国科学技术专家传略              发布时间:2015-09-22


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  李依依,女,金属材料科学家,中国科学院院士。早年在相图、高锰奥氏体钢和F-Mn合金研究中,取得重要成果。1982年以来,建立了6种强度级别的抗氢钢及合金系列,为我国低温高压、抗氢脆合金的研究做出贡献。提出并致力于发展可视化铸锻技术,为我国铸钢支承辊、大型船用曲轴曲拐等大型关键铸锻件生产做出了重要贡献。
李依依,籍贯江苏苏州,1933年10月20日出生于北平市(北京)。卢沟桥事变后随父母往上海、汉口成都迁徙。1945年日侵略军投降后,又回到上海。1950年在上海市西中学高中只读了一学期,随父母调动去了北京,考入北京师大附中。1953年考入北京钢铁学院冶金系。1957-1960年在本溪钢铁公司第一钢铁厂担任1号青年高炉工长兼技术员,曾获得1959年团中央全国青年高炉集体称号。1960-1962年在辽宁省冶金设计院任黑色冶金工厂设计技术员。1962年至今,在中国科学院金属研究所曾任室业务秘书、室主任、副所长、所长,研究实习员、助研、副研、研究员。1986-1990年任中国科学院金属研究所党委书记兼副所长。1990-1998年任中国科学院金属研究所所长。1993年当选为中国科学院院士。1999年当选为第三世界科学院院士。
1982年获辽宁省劳动模范称号,1988年评为国家有突出贡献的中青年专家。1995年获光华科技一等奖,1996年6月在中国科学院和中国工程院两院院士大会上,荣获首届中国工程科技奖。1997年荣获何梁何利科学与技术进步奖。2001年获中国科学院首届十大女杰称号。她曾长期担任中国金属学会副理事长、中国材料研究学会副理事长、辽宁省及沈阳市科协副主席、主席、名誉主席;中国科协第四、五、六届委员及常务委员;中国科学院技术科学部副主任、中国科学院主席团成员;中国共产党第十四大及十五大代表。
李依依一直从事新材料研究和相变工作。获国家和部委科技奖十余项。发表论文280篇,专利33项,培养博士及硕士50余名。目前,她主要从事工程材料(包括核电、水电及高速列车用关键材料)的制备与显微组织之间的关系、大型铸锻件可视化制备技术、相场模拟与实验。主持动车组转向架关键金属材料的国产化、三峡700MW水轮机转轮马氏体不锈钢(ZG04Cr13Ni4Mo)铸件技术规范编制、辽宁省引进国外智力及中–英、中–德国际合作等项目。现任中国科协辽宁省科协名誉主席及中国金属学会常委、国际低温材料学会委员,国际材料科学与工程模拟杂志编委,中国科学院金属研究所学术委员会主任与该所学位委员会主席。
我国中型高炉第一批女工长
1953年,李依依从北京师大附中毕业,面临报考大学志愿的选择。当时国家正处于社会主义建设时期,鞍钢三大工程无缝钢管厂、大型轧钢厂、7号高炉正在建设中,于是她以第一志愿考入北京钢铁学院冶金系。
4年的大学学习就要结束时,李依依来到本溪钢铁公司第一钢铁厂1号高炉实习。大学毕业后,来到了本溪钢铁公司第一钢铁厂,从事高炉冶炼工作。
她到厂仅10个月就当上了工长,成为当时全国中型高炉第一批女工长。
李依依作为青年炉工长上任第一天,她面对那高大的吐着火焰的铁炉真有点发怵。刚出校门不久的她,缺乏生产实践经验,在她担任工长的头几天,由于对炉子的温度判断不准,连着出了两炉号外铁。这时领导没有责备她,而是鼓励她要勇敢面对挫折和困难,并帮助她分析查找原因。她遇到问题虚心向工人师傅请教,在工作中注重把学过的理论知识与生产实践相结合,终于以勇敢真诚和吃苦好学的精神赢得了胜利。一炉又一炉金光耀眼的铁水在她与伙伴们面前流出炉。
当时为了多炼“人参铁”,12小时大倒班是常有的事,累了大家就在炉前值班室里靠着休息一会儿。在那段日子里,1号青年高炉炼铁利用系数连续保持全国领先地位。如今,李依依提起那段艰苦的岁月,依旧无怨无悔,至今认为那一段经历对她今天的工作有很大的帮助。
开拓了我国低温高压抗氢材料的研究
1962年,由于工作需要李依依来到中国科学院金属研究所这个知识与探索的海洋里。是她率先提出高压气相热充氢技术路线,创建了国内低温及高压抗氢材料研究体系;是她与同志们在“金属中氢的扩散和渗透”、“低温及微重力条件下合金相变行为”及一系列钢种的攻关等项目研究中取得了创造性成就,为我国低温、抗氢材料研究跻身于世界先进行列做出了重大贡献。
20世纪70年代初,李依依在超低温高强无磁钢的研究中,为了满足受控热核反应装置超导磁体用框架的要求,测出了低温钢在300-4.2K温区的全面力学及物理性能。她与合作者首次作出Fe-Mn-Al系相图与相鉴定方法。在实验中,李依依观察到Fe-Mn合金中马氏体的形核长大遵循层错重叠及极轴机制,这个研究结果,解决了几十年来科学界只有理论推测而未得到证实的问题。同时,她还发现在高锰奥氏体钢中存在着反铁磁转变点,这不仅为发展超低温高强无磁钢提供了科学依据,而且在低温钢的合金化与马氏体相变研究中有重要的意义,受到了国际同行的重视。李依依主持的低温钢研究成果,在工业、国防等领域具有实际应用价值。Fe-Mn-Al系列成果获得了1982年国家自然科学三等奖。
由于材料内部在冶炼加工时进入了氢,金属材料构件在使用过程中,在应力与氢的交互作用下,会突然产生一种脆性断裂,可造成严重事故。因而,研究抗氢脆的金属材料,一直是国内外金属学家孜孜以求的目标。
成功研制高强度系列抗氢钢
1982年中国科学院金属研究所承担了“抗氢压力容器用钢”的国家攻关课题。由所内外三个单位的80多名科技人员组成多学科、跨行业的联合攻关组,组长的重担压在李依依的肩上。要研究在高压高纯氢环境中使用而性能不变的新材料,实验条件要求非常苛刻。当时没有实验设备,而且高压高纯氢是易燃易爆气体,一不小心就会爆炸,危险性很大,攻关课题组从开始就面临重重困难。
在攻关中,急需一种关键的设备,如果从国外进口,不仅需要巨额的外汇,而且需要很长时间。李依依和课题组成员为了节省外汇,争取时间,决定自己动手制作。她从一篇关于材料氢脆的研究资料中受到启发,结合自己多年的实践经验,运用所内氢脆研究的技术积累和学科储备,提出了研制高压高纯热充氢装置的实验方案。在此基础上所里支持她调兵遣将,同时进行防爆实验室的修造和热充氢装置的设计、加工,仅用了8个月的时间就测出了第一批数据。这套装置经有关专家鉴定,认为是一项新颖的、有创造性的具有国际先进水平的成果。
在实验过程中,她严格把关。给材料充氢时,一次实验就需要14天,不但操作危险,24小时还都要有人值班。没有人统计过,那时李依依度过了多少个不眠之夜,辛勤的劳动获得了可喜的成果。她的课题组根据摸索实验条件为依据,提出了全新的技术路线,并自行设计研制出氢测试的6种仪器,为抗氢压力容器用钢的研究奠定了实验基础。1985年,研制成功的抗氢压力容器用钢抗氢1号、抗氢2号两个新钢种通过了国家鉴定,它们达到了美国相似钢种水平,荣获中科院科技进步一等奖、1987年获国家科技进步二等奖。
“七五”期间,李依依又和大家一起承担了“高强度抗氢脆钢”的重点攻关项目。这是一种要求断裂强度高且抗氢脆性能极优的新材料。她提出以高氮含量控制冶炼范围很窄的Fe-Cr-Ni-Mn-N钢为主攻对象,解决了锻件中出现的流线及异常断裂等工艺问题,用离子探针测试了工程厚度钢截面的氢分布规律,提出了高压充氢性能评价的判据。实验中样品钢的强度指标过关了,但出现了韧性不足的难题,她对样品的显微组织从形态、数量、分布情况等仔细进行分析;确定是由于氮化铬的原因。她硬是攻下了这个难关,研制成功抗氢3号新钢种。1990年用此钢种制作的部件成功地用于国家实验工程,受到了党中央、国务院及中央军委的电报嘉奖。1991年获国家科学技术委员会颁发的科技进步二等奖。
在她就任金属所所长后,她仍参加科研组的工作。她和同事们一道,提出了“沉淀强化抗氢脆合金”的研制。这种被称作抗氢4号的新钢种研制成功后,又荣获了1996年中国科学院颁发的中科院科技进步一等奖。1997年获国家科技进步二等奖,她提出自己的排名应在后面。
李依依在她人生的黄金时期最大限度地释放能量,她在5个“五年计划”期间,组织进行了五次国家重点项目的攻关,研制出6个抗氢新钢种,4次荣获中科院科技进步一等奖及三次国家科技进步二等奖。
金属研究所卓越的领导者
20世纪90年代时,市场经济的大潮已成为国民经济主战场。就在这一年的9月,李依依被任命为金属所所长,成为中国科学院少数的几位女所长之一。
她要把金属所建设成为国际一流水平的材料科学与工程研究基地。她首先和大家一起明确和完善了前任徐曾基所长提出的“一主两翼”办所模式:即以争取国家高技术、重大攻关大课题、组建工程研究中心为主体,以稳定和发展基础研究及大力加强科技开发创办高技术企业为两翼,形成了基础、应用、开发三个层次的纵深布局,以重大任务带动基础、带动开发的“一主两翼”的腾飞局面。
金属研究所在80年代研制出高性能的低偏析合金。到了“八五”初期,有人认为在高温合金领域没有什么文章可做了,可李依依却认为应与传统的优势结合去创新,她提出以所内已发明的高温合金低偏析技术为核心,进一步解决冶炼、管材加工、新合金研制、新分析方法的建立等一系列攻关工作。集中全所在高温合金方面的技术力量,组织了“低偏析合金工程”项目,申请到中国科学院的“八五”重大攻关项目,取得了数百万元经费的支持。接着她又组织了“钛合金”、“高温合金”、“抗氢合金”、“记忆合金”、“储氢合金”、“无损管道检测”等十几个数百万元以上的重大项目,保持了全所科研队伍的稳定性。由于李依依和大家的努力,使金属所的国家拨款的事业费与争取到的纵、横向课题经费的比例由1985年的1:1.5上升到1995年的1:7。进入了自身良性循环的轨道。
1992年国家决定利用世界银行贷款及国内配套资金筹建一批国家工程研究中心。李依依和领导班子经过认真的讨论,决定抓住这个机会积极申请国家工程研究中心,改变现有的中试条件和运行机制还不能适应科技成果向生产力转化的需要。李依依在分析所内高温合金低偏析技术的基础上,提出了“均质合金”的概念,经所内多次讨论后,提出了“高性能均质合金国家工程研究中心”的建设项目。李依依组织科研班子,撰写了30多万字的可行性报告,并亲自修改了几十遍。在中科院、国家计委的评审会上,李依依一次又一次以翔实的材料进行答辩,赢得了国内外专家的好评。世界银行专家评估团到所里调查时,对金属所做的可行性报告的评估意见上写道:“这是一份非常有说服力的项目建议书,对需要解决的问题有深入的交待,提出了很好的技术转化模式,它可以作为其他项目的典范”,这个项目获得了国家计委的批准。1995年,她又开始组织筹建以金属所为依托的中国科学院和辽宁省政府共同合作领导的北方新材料研究与发展中心,并把年轻的研究员推到第一线挑重担。1997年她在国内开创性地提出了将所里4个国家与科学院所属的重点实验室合并,建立国家材料“联合”实验室的初步设想,到1999年正式挂牌启动,目前,国内已有多个类似的国家实验室。
中国科学院金属研究所以其雄厚的科技力量、国际一流的研究水平,赢得了国际同行的认可,世界有名望的美国《科学》杂志,1995年11月刊登《中国之科学》专集,其中特别提到在沈阳有一个“由一名在中国是极少数的、杰出的女科学家领导的金属研究所”。
提出并致力于研究发展可视化铸锻技术
李依依利用出席国际学术会议、出国进行国际合作与讲学等机会,与国外科学界人士进行广泛的接触,捕捉最新研究动态,如空间微重力环境下的材料研究、Al-Li合金的研究、计算材料学等。
1995年2月在日本科学技术厅金属材料技术研究所的会议室内来自中国、德国、英国、美国等5位不同国籍的一流著名金属材料研究所的所长欢聚一堂,以“金属材料研究发展的现状、展望与国际合作”为题发表演讲。有近200名日本科学家参加了讨论。李依依用一口流利的英语作了长达50分钟的讲演,引发了与会者的浓厚兴趣的热诚提问。他们对中国在比较艰苦的条件下所取得的成绩表示钦佩,对金属所具有基础、应用、开发综合能力,特别是研究生培养极为羡慕。李依依也注意到各国在材料领域中运用计算机模拟材料制备工艺及材料设计做了许多工作,发展很快。回国后在科技部召开的规划会上李依依提出我国应该大力支持发展计算材料学工作,其中包括材料设计和材料制备工艺的计算机模拟两个部分。
1998年,她向金属研究所和中国科学院提出引进“百人计划”¾材料制备工艺计算机模拟人才,并于同年组建了材料制备工艺计算机模拟研究组,李殿中研究员任组长,她任顾问。多年来,该模拟组完成了国家“973”、“863”、国家自然科学基金有关项目以及国际合作引进国外优秀专家,建立高技术传输平台,并在生产实际中运用计算机模拟手段指导工艺设计,制备出合格的产品,解决了企业中存在的多项难题。课题组先后完成了国内首例大型船用曲轴曲拐锻造和50吨铸钢支承辊铸造工艺设计,实现了国产化;开发的热轧带钢组织性能预报软件使我国成为国际上少数几个拥有源代码的国家,应用后为钢铁企业创造了可观的经济效益。在应用基础研究方面,对充型过程和凝固过程微观组织以及钢的固态相变等进行了模拟,共发表论文90余篇其中一些在国内外权威期刊上。
李依依与李毅中一起提出并致力于研究发展可视化铸锻技术。她多次向辽宁省委、省政府提出建议:东北老工业基地要实现转型,必须走以信息化带动工业化的道路。可视化铸造技术是实现信息化改造传统产业的一项新技术,是改进材料制备工艺、大幅度提高机械装备制造水平的重要措施。达到节能降耗、生产优质铸件的目的。目前,该项研究已经取得系列成果,如50吨、65吨大型铸钢支承辊、6S60MC-C大型船用曲轴曲拐、汽车用低成本Ti-Al-Nb-B汽车发动机排气阀等,在我国装备制造业发展中发挥了关键性作用。李依依注重计算机模拟与企业实践紧密结合,研究成果的实用化,她领衔的课题组与中国一重集团公司、鞍山钢铁集团公司、上海电气(集团)总公司等紧密合作,开发了企业急需的关键技术。大型铸锻件研制成功不但解决了行业高附加值关键件国内“有无”问题,实现了国产化。产品在国际上可以与美、韩、德等国家媲美。
推进高速列车转向架材料国产化的研究
2007年5月,李依依领衔CRH5型高速列车转向架材料国产化项目。CRH5型动车组是时速达200千米动车组主型车之一,转向架是其核心部件之一,集承载、牵引、缓冲、转向及制动等功能于一身,国产化需要十分迫切。在掌握国外相关标准及剖析进口材料的基础上,成功地制备出构架、摇枕原型材料及其焊接材料,掌握了车轮、车轴材料、钢弹簧材料的加工工艺及齿轮箱铸造工艺,满足了欧洲标准的要求,达到了国际同类材料的先进水平。特别是针对我国地域辽阔,南北气候差异大的特点,制定了针对中国国情的相应采购条件,实现了CRH5动车组转向架国产化¾消化、吸收、再创新的目标。目前,该项目已经通过专家组的验收,此项目的完成标志着我国高速列车自主创新工作进入了一个新阶段,并启动了为时速达300-350千米高速列车转向架用材料和枕梁的研制工作,使我国成为世界上少数几个国家可以制造高速列车关键部件的国家之一。
致力于三峡水轮机转轮铸件制造技术研发
三峡工程700兆瓦水轮机组是目前世界上最大功率等级的水轮机组,其不锈钢水轮机转轮直径达到了10.8米,重量约430吨。多年来,三峡工程中转轮用不锈钢铸件上冠、下环、叶片主要依赖进口,成为制约我国大型水电机组装备国产化的瓶颈。中央领导人多次做出批示,要加强产学研结合,加强大型铸件研究工作的力度,希望能够利用三峡工程这一历史契机提升国内的重大装备制造业水平。李依依组织领导课题组与鞍钢重型机械有限公司、大连重工华锐集团有限公司等密切合作,开展了大型水轮机组转轮铸件制造技术开发工作。课题组根据三峡700兆瓦水轮机组转轮上冠、下环和叶片各个铸件的不同特点,对其所用材料ZG04Cr13Ni4Mo及其铸造工艺、热处理工艺、打箱和补焊工艺过程中的关键技术进行了研究。ZG04Cr13Ni4Mo材料对热处理非常敏感,合适的热处理工艺尤其是完全热处理中的回火处理对材料的性能影响很大,而回火过程中产生的逆变奥氏体是影响材料性能的关键因素。李依依指导课题组通过对回火次数、回火温度、保温时间、冷却方式等对逆变奥氏体形成机理、逆变奥氏体含量及逆变奥氏体的鉴定方法,特别是用扫描电镜背反射方法进行了研究,确定了最佳热处理工艺,明确了一次正火和两次回火的工艺。
在国务院三峡工程建设委员会办公室和中国长江三峡工程开发总公司的支持下,在国务院三峡工程建设委员会三期工程重大设备制造检查组的组织和领导下,中国科学科院金属研究所提出了十项生产三峡转轮的总结提纲,各生产与制造单位将其结果总结,由中国科学科院金属研究所结合自已的研究工作、汇集生产、研究、大学的工作,起草了三峡700兆瓦水轮机转轮马氏体不锈钢铸件技术规范及其说明,2008年7月在湖北宜昌经各有关单位讨论修改及多次协调后。以中国科学院金属研究所文件“三峡700兆瓦级水轮机转轮马氏体不锈钢(ZG04Cr13Ni4Mo)铸件技术规范(报批稿)”上报,经国务院三峡工程建设委员会三期工程重大设备制造检查组提交国务院三峡工程建设委员会办公室发文给中国长江三峡工程开发总公司。目前,我国700兆瓦以上的水轮机用材的订货技术条件已采用该规范。
当年的女工长现在已是依稀白发。然而,作为一代杰出的科研事业的学科带头人,李依依仍然是那样精力充沛,仍然是那样热情洋溢,孜孜不倦地探索着,相信她定会谱写出更加辉煌的人生篇章。
(张玉妥 范桂兰)
 
  
1933年10月20日 出生于北平市(今北京)。
1950-1953年 在北京师大附中学习。
1953-1957年 在北京钢铁学院冶金系学习。
1957-1960年 任本钢第一钢铁厂工长。
1960-1962年 任辽宁省冶金设计院技术员。
1962-1978年 任中国科学院金属研究所实习研究员、室业务秘书、题目组长。
1978-1983年 任中国科学院金属研究所助理研究员、研究室副主任、主任。
1983-1990年 任中国科学院金属研究所副研究员、研究室主任、党委书记、副所长。
1990-1998年 任中国科学院金属研究所研究员、所长。
1998-2003年 任辽宁省科协主席,中国科学院金属研究所研究员。
2003-2007年 任中国科学院金属研究所研究员。
2008年至今 任中国科学院金属研究所学术委员会主任、中国科学院金属研究所学位委员会主席。
主要论著
1 李依依, 李殿中, 朱苗勇等. 金属材料制备工艺的计算机模拟, 北京: 科学出版社, 2006.
2 李秀艳, 李依依 . 奥氏体合金的氢损伤, 北京: 科学出版社, 2003.
3 Chengwu Zheng, Namin Xiao, Luhan Hao, Dianzhong Li, Yiyi Li. Numerical simulation of dynamic strain-induced austenite-ferrite transfo↑rmation in a low carbon steel. Acta Materialia, 2009, 57: 2956-2968
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