曹春晓院士：有“钛”度的材料人

20世纪80年代，我国冶金技术在制造水平上存在较大缺陷，产品无法达到优异的综合性能。该国计划从国外购买用于某军用飞机发动机的钛合金。曹听了，心里很难过:“我们能不能不发展自己的事业，只向外人求助？”

■记者彭克峰

曹在办公室接受了本报记者的采访。彭克峰摄影

C919即将起飞，中国的大飞机梦想正在接近。钛合金作为制造大型飞机不可缺少的材料，无疑在中国航空工业史上占有非常重要的地位。新中国成立以来，一代又一代航空材料专家经历了难以想象的艰辛，为探索性能更好、更稳定的钛合金做出了巨大牺牲和贡献。

中国科学院院士曹就是一个典型代表。他出生在长江以南的烟雨中。他在上海学习了十英里。学业结束后，他去了北方的首都。他在西山脚下的航空电子北京航空材料研究所(以下简称航空材料研究所)工作了几十年，最终成为国内外知名的钛合金专家。9月初，来自《中国科学》的记者来到航空材料研究所，体验这位79岁学者丰富多彩的生活。

从上虞到上海

大型飞机重大专项咨询委员会委员、大型飞机材料发展专家咨询组组长、国防科工委委员、中国航空学会常务理事、南昌航空大学材料工程分会名誉主任、学术委员会主任...在曹面前，他穿着一件浅蓝色的衬衫，戴着一副深度眼镜，热情优雅。

因此，在一杯绿茶中，曹的人生轨迹逐渐展开。

1934年8月6日清晨，一个可爱的小男孩出生在浙江上虞曹村。这让常年在国外做生意的曹银培和他的妻子金笑逐颜开。

在照顾妻子和孩子过了一个满月之后，曹银培开始担心上海的酒店和丝绸生意，并准备返回上海继续他的生意。“你给孩子取名。”妻子看着旁边的小娃娃，对丈夫说。

曹银培一边喝着绍兴黄酒一边思考。老大叫王春，这是他的第二个孩子。他应该叫它什么？“就叫它肖春吧！”当时，他当然没有想到这个叫曹的孩子长大后不能继承家业，而是成长为航空材料领域的科学家。

曹长得英俊挺拔，一双锐利的大眼睛总是转来转去，一见人就笑，从小就很受欢迎。邻居们都叫他王晓，他的绰号。

曹银培的业务也在逐步改善。1937年，曹带着母亲和大哥来到上海，住在黄陂南路(今淮海中路)费霞路口的法租界里。十里洋场的繁荣让萧感到眼花缭乱，不知所措。

此后，金先后生了一子一女。曹的四个兄弟姐妹在上海度过了快乐的童年。这个家庭的三个男孩都上了大学，成了天才的支柱。曹的大哥毕业于华东纺织学院，弟弟毕业后加入中国船舶工业集团。

"我们的三个兄弟，陆、海、空，已经接管了."曹调侃道。

曹生来就有一种求知欲和求知欲。只要他遇到从未见过或听过的新事物，他就必须找到解决它的方法。上小学后，他爱上了古典小说，如《水浒传》和《西游记》。他日以继夜地阅读，他的眼睛变得近视了。“当我9岁时，我的眼睛变得近视了。起初我不想戴眼镜，因为害怕被人嘲笑。结果，我遇到了几个危险的情况，差点死掉。”

终于，曹主动戴上了眼镜。他说:“这件事给我留下了深刻的印象，并警告我要及时接受教训。失败者可以调整自己的行为，以避免重蹈覆辙。获胜者可以确认自己的行为，并继续努力工作。”

加入航空材料领域

1945年9月9日，抗日战争胜利了。11岁的曹在上海看着周围微笑的人们。锣鼓声和欢呼声让世界颤抖。他激动得情不自禁。

他第一次感到国家的命运和个人的未来是如此密切相关。只有当国家强大时，个人才能做得更多。

在著名的上海南磨中学学习进一步培养了曹对科学的兴趣。南磨中学的毕业生中，有多达36名两院院士。

南磨中学的高级教师赵显初对曹影响很大。赵显初告诉他，数学、物理和化学是前人从事生产工作的基本理论的总结。如果我们掌握得好，我们可以进一步掌握更深刻的知识，成为行业专家。

1952年，曹如愿考入上海交通大学，并被分配到机械制造系学习金属压力加工。虽然对这个专业了解不多，但本着服从组织分配的思想，曹对在这个专业努力学习感到放心。

毕业后，学校打算让他留在学校教书，但他一心一意要在国防科研机构从事科研工作。最后，学校的院长被他感动了，并把他分配到北京航空材料研究所(前称航空材料研究所)。

当时，朝鲜战争期间中国空军的缺乏使高级官员意识到航空工业建设的重要性。1956年5月，北京航空材料研究所在此背景下成立。

不难想象这样一个新成立的组织的艰难。新分配的大学生都住在一个非常破旧的大房间里，这个房间原来是一个粮仓。苍蝇和蚊子的“轰炸”常常使曹睡得很不好，但他并不介意。

1956年10月，突破美国阻挠，毅然回国的著名金属物理学家、航空材料专家严来到航空材料研究所，负责筹建钛合金实验室。曹被选为严的助手，从此在钛合金研究方面“越陷越深”。

钛材料是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属。钛合金因其高强度、良好的耐腐蚀性和高耐热性而被广泛应用于各个领域。

1964年底，留学归来的学者王金友对曹说:“你现在是专业组组长了。你应该仔细考虑如何打开钛合金在中国航空工业的应用局面。”

当时，航空材料研究所已经研究钛合金很多年了，但是还没有钛合金零件应用于航空发动机。曹深知自己肩负的重任，对钛-6A4V合金压气机叶片和轮盘在涡喷6发动机上的推广应用进行了研究。

1966年，在曹等人的努力下，中国诞生了第一台钛合金叶片航空发动机。它揭开了我国航空发动机用钛历史的第一页，实现了零突破。后来，他和其他科技人员将TC4钛合金叶片和压缩盘扩展到五、六种类型的机器，取代了原来的重型钢叶片和钢板，大大减轻了发动机的重量，提高了发动机的推重比。

鲜为人知的是，曹的前身曾在运10的研制中出现过，这种大型国产飞机曾让中国人感到遗憾。

1973年，从研制云10使用的涡扇8发动机开始，航空材料研究所等单位联合组建了钛合金在长寿命航空发动机上的应用研究小组，并与上海重型机械厂等单位密切合作，共同研制了59个发动机用钛合金零件。航材研究所派出曹、、唐、等人参加研究。

经过几年的合作运行，曹等人已经研制出10台涡扇8发动机，并进行了试验。1982年，该发动机安装在波音707上，并成功通过了试飞。

1980年，最初的10次航行是成功的，但是由于各种原因，它们最终还是成功了。这一下让曹对感到非常抱歉。“对于我们这些航空材料的人来说，谁不想坐在自己设计制造的大型客机上？”

首先

在钛合金研究领域，曹取得了巨大的成就。

1979年，国家决定给空军配备一些新战斗机。该飞机发动机急需一种比TC4合金耐热温度高100℃，抗拉强度比TC4合金高100兆帕的TC11钛合金。

考虑到当时中国冶金技术制造水平的缺陷，产品无法达到优异的综合性能，国家打算从国外购买。

曹听了，心里很难过:“我们能不能不发展自己的事业，只向外人求助？”一种为国家为民族的心潮涌动在他的胸膛。

经过反复研究，曹创造性地提出了一种新的高低温交替锻造工艺，即高低温交替热变形技术，可显著提高大型锻件内部组织和性能的均匀性和稳定性。

由于技术创新和产品的及时开发，节省了原来用于进口材料的500万美元外汇。曹的这项具有国际先进水平的新技术还获得了1987年国家科学技术进步奖一等奖。

TC11已成为我国军事工业中应用最广泛的钛合金之一，而高低温交变热变形技术已广泛应用于各种钛合金的生产中。

许多飞行事故不是由过低的材料强度引起的，而是由过低的断裂韧性或过高的裂纹扩展率引起的。美国、俄罗斯等国家投入了大量的人力和财力，试图通过合金化来开发高强度、高硬度、高韧性、低裂纹扩展速率和低密度的钛合金，但效果并不理想。

那么，我们能不能通过新技术找到一种新方法来实现“鱼和熊掌兼得”的目标呢？

在长期积累的知识和经验的基础上，曹提出了将一种全新的热处理工艺工艺应用于J-7减速顶梁的建议。与传统热处理工艺相比，BRCT热处理工艺在保持原有强度和刚度的同时，断裂韧性提高50%以上，疲劳裂纹扩展速率降低一个数量级，使用温度提高20℃左右。这使得TC11钛合金更加强大。

为了进一步提高发动机的推重比，迫切需要开发和应用一种新的耐高温钛合金。从1986年开始，曹作为国防科工委“八五”重点预研项目“550℃高温钛合金(Ti-55合金)应用研究”的带头人，带领跨部门大型联合研究小组，突破八项关键技术，圆满完成了预定任务。

Ti-55合金是我国独创的含稀土元素钕的550℃高温钛合金。该合金在新型航空发动机压气机盘、叶片和鼓上的成功应用，标志着高温钛合金在我国的应用达到了一个新的水平。

20世纪80年代，一直关注科技前沿的曹在得知国外正在开发一种使用温度为650℃ ~ 700℃的金属间化合物Ti3Al后，提出了项目论证报告，并被列入国家“863”高技术项目。

曹带领课题组创造性地采用了中国特色的熔炼、锻造和热处理工艺，突破了“室温脆性”等技术难题，成功研制出我国第一批Ti3Al合金航空发动机零件。

国家没有忽视曹等这一代航材的努力。1989年，他以突出贡献获得全国中青年专家称号。1996年，他获得光华一等奖。1997年，他被选为中国科学院院士。2001年，他获得了航空工业系统的最高奖项——国家航空服务金奖。2012年，他获得中国钛工业杰出贡献奖。

民事和军事训练

对曹来说，无论他有多荣幸，他仍然认为自己只是一个普通的航空材料研究员。他的工作是在钛合金领域争取更多的突破。尽管由于年龄的关系，他很少直接负责重大科技项目，但他并没有离开自己的“战场”。

“我现在主要做一些指导工作。年轻人仍然应该对科研项目负责。只有给他们压力，他们才能成长得更快。”曹对说:

“如果你是老师，你就不会想念你的孩子和你的国家。”曹认为他有责任为培养年轻人多做贡献。因此，以指导博士生为主战场，担负起传授知识、传递科技指挥棒的光荣任务，成为他义不容辞的责任和“用武之地”。

曹对记者说:“我年轻的时候，每当研究进入关键阶段，我就会通宵加班，有时甚至会熬夜到几十个小时。”1995年初，由于持续的战斗，他熬夜写材料，体力透支，心跳暂时停止。

入院后，医生在他的心脏安装了钛合金起搏器。他开玩笑说，“我一生都在研究钛合金，这很好。我和钛合金结下了不解之缘。”

但他不是一个只知道如何工作的人。曹生于长江以南，文风鼎盛，自幼酷爱文学。他经常在“诗歌充满活力”的时候写几首诗，赢得了同事们的钦佩。有一次，他送给年轻人一副对联，副标题是“过上好日子”，“巧妙安排，从繁忙的工作中抽出时间，热爱各种生活情趣”，这是年轻成就的标志。

他多才多艺，从小就喜欢运动，尤其是打乒乓球。当他还是学生的时候，他以切球闻名。当他年轻的时候，他还在航空材料研究所赢得了单打冠军。他年纪稍大，在高年级组获得了冠军。有人说:“曹翰林肖春打球就像人打球一样。他优先考虑防守、稳定性、灵活性和韧性。”

"唱歌和跳舞是精神的养料，也是生活的抗氧化剂."曹说，他经常和朋友一起唱卡拉ok，让脑细胞得到充分休息。每当院子里有活动时，他总是在舞台上展示他的风采。

玩围棋也是曹的一大爱好。他的侄子曹大元是一位著名的围棋手，与著名棋手马并驾齐驱。每次曹大元来看我们，他总是带着他的侄子去接下来的两场比赛。当然，为了照顾自己的面子，围棋手也应该适当地"放水"。

"现在我老了，我的视力不太好，而且我不怎么打乒乓球。"曹说现在他更喜欢在阳台上种花种草。兰花是他的最爱。

回顾曹的一生，他觉得自己年轻时是沿着“科技强国”的理想一步步走来的，现在他的愿望实现了。然而，在他心中，仍有一个梦想没有实现:“在航空业工作了几十年后，我什么时候能登上一架由我国自主研发的大型飞机？”他希望自己能活得更久，成为C919的首批乘客。

《中国科学报》(人民周刊，第5版，2013年9月27日)