北京钢铁学院学报 1981年第1期 学 术 交 流 美国冶金及材料方面科研动向 肖纪美教授谈访美观感 一九八0年八月二十一日至十月十日，我应第三届国际氢会议及美国五所大学的邀请， 赴美访问。访问期间，除参加会议外，共参观访问了冶金及材料方面的十一所大学及五所研 究单位，除同与会代表进行学术交流外，还曾与七十七位教授、二十三位研究人员及三十九 位中国访美学者个别交谈。作了十一次题为《氢损伤》、《工程断裂力学》等的学术报告。 一九七九年五月八日至六月十一日，中国金属学会代表团应美国矿冶工程师学会所属冶 金学会及美国金属学会的邀请，访问美国，我作为团员，参加了访问。在美期间，共参观了 十七所研究发展中心，九所大学，十六个工厂。 现在着重谈谈这两次访问中了解到的目前美国冶金及材料方面科研的动向，重点是大学 的情况。 一、美国政府十分重视大学的科研人源 美国是一个没有经历过封建制度的资本主义国家，是大批不满欧洲旧社会的人民，到新 大陆去奋斗建国的，从历史传统上，十分重视人才。二次界世大战后，在苏联从德国运走大 量设备的同时，美国从德国及东欧弄到大批的科技专家。从1966年到1975年的十年期间，正 当“四人帮”残酷迫害我国数百万知识分子的浩劫期间，美国平均每年输入了一万五千名外 国科技人才，这共计十五万名科技人才中，占现有从事科研的五十六万总数的26.8%。并且 都是经过挑选的优秀人才。 美国是一个多民族的国家，对于人才的选拔，不受民族、年令和年资的限制。例如宾西 凡尼亚大学材料科学与工程系的十六位教授及付教授中，广泛地认为最有才能的是两位青年 教授，一位是来自捷克的Vitek,另一位是来自日本的Egami。 由于有了这种重视人才的社会传统，美国政府和工业界十分注意开发云集于大学的科技 人源。具休的措施，有如下几方面。 1.1属于总统的国家科学基金会，其科研经费主要川于资助高等学校，进行基础研 究。如工业研究部门申请，则工业必须同时投入一定比例的经栽。 2.拥有大量科研经费的能源部、国防部等，虽各有其部属的研究院所，但并无封建门 户之见，从经济实效考虑，仍大量资助大学，开发这方面人源，进行科研。 3.工业除自己进行研究及发展工作外，也充分利用大学的人源，给予资助，开展与其 有关的科研。 157
北 京 钢 铁 学 院 学 报 年 第 期 甲 愧 尹一 翅 酝 学 术 例一涵 ‘ 涵 氢 酝戮涵 蔚‘ 阔潇一闷 美国冶金及材料方面科研动向 肖纪 美教授谈访 美观感 一九八 。 年八月二十一 日至 十月 十 日 ， 我应 第三届 国际 氢 会议 及 美 国五所 大学 的邀请 ， 赴 美访 问 。 访 问期 间 ， 除 参加 会议外 ， 共参观访 问 了冶 金 及材料方 面 的十一所 大学 及五所 研 究单位， 除同与会代表进 行学 术交 流外 ， 还 曾与七 十七 位教授 、 二十三位 研 究人员 及三十九 位 中国访 美学者 个别 交谈 。 作 了十一 次题为 《 氢 损伤 》 、 《 工 程断 裂 力学 》 等的学术报告 。 一 九七九年五月八 日至 六月 十一 日 ， 中国金属 学会代 表 团应 美 国矿 冶工 程师学会所 属冶 金 学会及美国金属学会的邀请 ， 访 问美国 ， 我 作为团 员 ， 参 加 了访 问 。 在美期 间 ， 共参观 了 十七所研 究发展 中心 ， 九所大学 ， 十六个工 厂 。 现在 着重谈 谈 这 两 次访 问 中了解到的 目前美国冶金 及材料方面 科 研 的动 向 ， 重 点是大学 的情况 。 一 、 关 国政府十分皿视大 学的科研人 派 美 国是一 个没 有经历过封建 制度的资本主义 国家 ， 是 大 批不满 欧洲 旧 社 会的人 民 ， 到新 大陆去奋斗建 国的 ， 从历 史传统 上 ， 十分重视 人才 。 二 次界世大 战后 ， 在 苏联 从德 国运走大 量设备的同时 ， 美 国从德 国及东 欧弄到大批 的科 技专家 。 从 年到 年的十 年期 间 ， 正 当 “ 四人帮” 残酷迫 害我 国数百万 知识 分子的浩劫期间 ， 美国平均每年输 入 了一万五千 名外 国科技人才 ， 这 共计十五万 名科 技人才 中 ， 占现有从事科 研 的五十六 万 总数 的 。 并且 都是经过挑选 的优 秀人才 。 美 国是 一 个多民族 的 国家 ， 对 于人才 的选 拔 ， 不 受 民族 、 年令和 年 资的限制 。 例 如 宾西 凡 尼亚大学材料科学 与工 程 系的十六位 教授 及付教授 中 ， 广 泛 地认为最 有才 能 的是 两位青年 教授 ， 一 位 是 来 自捷克的 ， 另一 位 是 来 自日本 的 。 由于有了这 种 重视 人才 的社会传统 ， 美 国政 府 和 工业 界十 分注意开 发云 集于大学 的科技 人 源 。 具体 的措施 ， 有如 下几 方面 。 直 属 于 总 统 的 国家 科学 基 金 会 ， 其科研 经 费主 要用 于 资助 高 等学校 ， 进 行 基础研 究 。 如工 业研 究 部 门 申请 ， 则工 业 必 须 同时投入一定 比例 的经 费 。 有大 尼 科 研 经 费的能源 部 、 国防部等 ， 虽 各有其部属 的研 究 院所 ， 但 并无封建 门 户 之见 ， 从经济 实效考虑 ， 仍 大量 资助大学 ， 开 发 这方面人源 ， 进 行 科研 。 工业 除 自己进 行研究 及发展 工 作外 ， 也充 分利用 大学 的人源 ， 给予 资助 ， 开展 与 其 有关的科研
二、科研选题，强烈地受着资本主义经济法则的控制 冶金和材料科学是技术科学，在美国，它直接而又强烈地受着资本主义经济法则的控 制。这就是社会需要决定了课题，科研成果率的高低决定了承担单位；科经费快定了大学 科研规模及研究生人数。 科研经费的争夺，在美国大学之间十分撤烈。因此，各院校必须发展其传统优势，并争 夺名教授，设法改变其优势。因此，各校怡金及材料系的科研，不是依据学科内容、分门别 类地列出题目，而是各有重点，发展其优势。 例如，1960年美国国防部计划大量投资，筹建大学内的材料研究所时，从45个申请的大 学中只选了12个，分三年逐步成立，兢争可谓激烈。美国教授，不仅科研要出成果，而且要 经常注意社会需要，写建议书，争取科研经费。 这种自由竞争，美国教授也以为苦，也有不少教授，自动退出这种战场，多教些书，也 可完成任务。 正是由于经济法则的控制，美国政府及工业界，通过科研经费，控制了大学的研科方 向。美国科研经费在1978年为512亿美元，占国民总产值的2.3%。在此数中，来自政府的占 60%,来自私人企业的占40%。科研经费的12%用于基础研究，22%用于应用研究，66%用 于发展研究，比例约为1,2：6。 美国教授一般不是死抱住其领域不放，而是将其优势与社会需要结合起来。例如，麻省 理工大学的Elliatt教授，长期从事钢铁冶炼的物化方面的科研，最近从事热腐蚀的研究， 这是熔渣与固态金属之间的化学反应，既属其所长，又是能源开发和利用所急需解决的问 题。又例如，俄亥俄大学的Hith教授，曾从事位错方面的研究，写有专书，最近集中精力 搞氢脆。这些所谓的转题或转向，一方面是由于科研经费的影响，另方面也受经济学中以获 递减规律的限制。这就是说，古老的成熟的领域，容易的问题已经解决，并已进入教科书， 而难度大的问题，需要化大气力，单位劳动量的收获是递减的。 三、科研量点，随社会需要而改变 美国的科研经费虽然不少，但每一个时期政府都有其重点，不是按学科平均使用力量。 例如四十年代的原子能，五十年代的航空，六十年代的航天，七十年代的电子、环保及能 源，这几个方面的要求，带动了冶金及材料方面的科研。 1.美国政府直接抓重要领域的科研，目前最突出的是有关能源和防止环境污染方面的 研究。1973年出现并继续发展的能源危机，促使美国政府于1977年成立能源部，1978年该部 的科研经费达46亿美元，美国科学基金会1977年的年报指出，美国全国科学家及工程师的 16%,涉及到有关能源问题的研究。在我们所参观和访问的单位中，可以举出不少的科研动 向，都涉及到有关能源的开发、提炼、运输、转化、利用等方面的材料和加工艺问题。 (1)美国法律规定了汽车耗油量及排气中氧化氮和一氧化碳的最高含量，因而促使福特 汽车公司研究低合金高强度钢、复相钢、铝合金、塑料及石墨纤维在汽车中的应用，以及转 化器中催化剂问题，也为美国钢铁公司发展的控制轧制复相钢板，提供了广阔市场和研究课 题，克拉麦克斯钼公司则研究钼在这类复相钢中的应用。 (2)为了提高电站设备的发电效率及安全性，美国电力研究所每年2亿美元科研经费的 十分之一，用于大锻件质量的研究。西屋公司引以自豪的三项科研是超导体、断裂力学和狭 158
二 、 科研 选厄 ， 强烈地 受，资本主义 经济法 则 的控 制 冶 金 和材 料科学是技术 科学 ， 在 美国 ， 它直 接而 又强烈 地受 着 资本 主 义经济法则的控 制 。 这 就 是 社会需要决定 了课题 ， 科研 成果 率 的高低决定 了承 担单位 ， 科研 经 费决定 了大学 科研规 模 及研究生 人数 。 科研 经费的争夺 ， 在 美国大学 之 间十分 激烈 。 因此 ， 各院校 必须发展 其传统 优势 ， 并争 夺 名教授 ， 设 法改 变 其优势 。 因此 ， 各校冶金及 材料 系 的科 研 ， 不是 依据 学科 内容 、 分 门别 类地列 出题 目 ， 而是 各有重点 ， 发展 其优势 。 例如 ， 年美国 国防部计划大量 投 资 ， 筹建大学 内的材料 研究所 时 ， 从 个 巾请 的大 学中只 选 了 个 ， 分三年逐 步成立 ， 兢 争可 谓 激烈 。 美国教授 ， 不 仅 科 研要 出成果 ， 而且要 经 常注意 社会需要 ， 写建议 书 ， 争取科研经费 。 这种 自由竞争 ， 美国教授 也以 为苦 ， 也有不 少教授 ， 自动 退 出这种 战场 ， 多教些 书 ， 也 可完成任 务 。 正 是 由于经 济法则 的控 制 ， 美国政府 及工 业 界 ， 通 过 科研 经 费 ， 控 制 了大 学的研科方 向 。 美国科研经 费在 年为 亿美元 ， 占国 民总产值 的 。 在此数 中 ， 来 自政府 的 占 ， 来 自私人企业 的 占 。 科研经 拚的 用 于 基础研 究 ， 用 于 应 用研 究 ， “ 用 于发展 研究 ， 比例约为 美国教授 一般不是 死 抱住其领域不放 ， 而是将 其优 势与社会需要 结 合起来 。 例如 ， 麻 省 理工 大学 的 教授 ， 长 期从事钢 铁 冶炼的物 化方 面 的科研 ， 最 近 从 事热腐 蚀 的研究 ， 这是熔 渣 与 固 态金属 之 间的化学反应 ， 既 属 其所 长 ， 又 是 能源开发 和利用所 急需解决 的问 题 。 又例如 ， 俄亥俄大学的 教授 ， 曾从事位错方面 的研究 ， 写有 专书 ， 最近 集 中精力 搞氢 脆 。 这 些所 谓 的转题 或转 向 ， 一方面 是 由于科研经 费的影 响 ， 另方面 也受经 济 学 中收获 递减规律 的限制 。 这就 是说 ， 古老 的成熟的领 域 ， 容易的 问题 已经解 决 ， 并 已进 入教科 书， 而难度大的问题 ， 需要化大气力 ， 单位 劳动 量 的收获是递 减的 。 三 、 科研 盆点 ， 随社 会摇要 而改变 美国的科研经 费虽然不 少 ， 但每 一 个时期政府 都有其重点 ， 不是按 学科平 均使 用 力量 。 例如 四 十年 代 的原 子能 ， 五十 年代的航空 ， 六十年 代 的航 天 ， 七 十年代 的 电子 、 环 保及能 源 ， 这 几个方面 的要求 ， 带 动 了 冶金 及材料方面 的科研 。 美国政府 直 接 抓重要领 域 的科研 ， 目前最突 出的是 有关 能源 和 防止 环境 污染 方面 的 研究 。 年出现 并继 续发展 的能源危机 ， 促 使 美 国政府 于 年成立 能 源部 ， 年该部 的科研 经 费达 亿美元 ， 美 国科 学基金会 年 的年报指 出 ， 美国全 国科 学家及工 程师 的 ， 涉及 到有关 能 源 问题 的研究 。 在我们所 参 观和访 问的单位 中 ， 可 以 举 出不 少的科研 动 向 ， 都涉及到有关能源 的开发 、 提炼 、 运输 、 转 化 、 利用 等方 面 的材料 和加工 艺 问题 。 美国法律规 定 了汽车耗 油量及 排气中氧化氮和一 氧化碳 的最 高含量 ， 因而促 使 福特 汽车公 司研 究低 合金高强度钢 、 复相钢 、 铝 合金 、 塑 料及石 墨纤维 在 汽车中的应 用 ， 以 及 转 化器 中催化剂 问题 ， 也为美国钢 铁公 司发展 的控 制轧 制复 相钢板 ， 提供 了广 阔市场 和 研 究 课 题 ， 克拉 麦克斯 铂公 司则研究 铂在这 类复相钢 中的应 用 。 为 了提高电站设备的发 电效 率 及安 全性 ， 美 国电力研究所 每年 亿美元科研 经 费的 十分之一 ， 用 于大锻件质量的研究 。 西屋公 司 引以 自豪的三项 科研 是超 导体 、 断裂 力学和狭
缝多道焊。通用电气公司在研究高磁感的矽钢片工艺。各个电器公司在积极研究大型磁流体 发电。有几个科研单位在研究非晶态磁性合金。 (3)为了提高燃气轮机的效率，需要研究高温材料。不少单位都在研究氮化硅叶片的成 形工艺、力学性能及烧结机理。固际镍公司、通用电气公司及坩埚材料研究中心分别研究机 械合金化、定向结品及粉末冶金制备镍基高温合金的构件。 (4)为了解决煤气化设备的材料，洛克西德技术中心在研究抗二氧化硫材料（镍铬不锈 钢及铁络铝合金)及涂层问题。麻省理工学院及俄亥俄大学都在研究热腐蚀机理。 (5)氢是太来可能的能源之一，也在石油精炼中广泛使用。不少单位在研究氢对结构材 料造成损伤的问题。美国科学基金会批准了十三个课题，进行这方面的基础研究。 (6)电池是重要能源之一。国际镍公司研究纳一硫电池，洛克威尔科学中心正研究碳一 氧气池，并研究用多晶硅代替单晶硅，发展太阳电池。 (7)含硫化氢油井的开发，涉及到抗硫化氢的高强度钢。天然气在然冷地带的输运，涉及 到抗低温脆断的大口径钢管。克拉麦克斯钼公司在积极研究锰钼铌系钢在这两个领域的应用。 2.美国工业企业以利润出发，也懂得科学技术是生产力，抓不抓科研，抓什么科研， 关系到企业的兴衰存亡。他们为了改进产品质量，降低产品成本，扩大产品市场，增强竟争 能力，开展了大量的科学研究，积极为用户服务。例如： （1)美国铝公司研究氯化铝电解，可以降低电耗30%。此外，从设计和工艺上，研究铝 质罐头，企图全部代替钢质罐头。与此竟争，美国钢铁公司研究单面镀锡的罐头壳，提高成 形性。康奈科特铜公司采用连续炼铜法，解决了污染问题。美国钢铁公司采用了溶解采冶 法，在采幼方而，取得了较好效果。 (2)镍基及钻基高温合金过去采用真空电弧重熔法，近几年来，电渣重熔法受到更大重 视，并得到推广。几家特殊钢厂及合金厂都采用氩氧脱碳法冶炼高铬钢、不锈钢及镍、钴基 合金。 (3)为了减少二氧化硫的污染，洛克威尔环境检测和服务中心介绍了用石灰或碳酸纳干 法去硫的新工艺。此法在国外已使用，经济效果较好。美国矿业局在盐湖城大规模研究矿区变 田、尾矿坝植物覆被问题。为了减少噪音危害，美国钢铁公司开展了噪音分析和控制的科研。 3.美国也十分注意冶金及材料学的基础研究，在我们参观访问的单位中，给我们印象 深刻的有表面科学和超声技术。 (1)表面科学—一近几年来，各单位广泛地添置扫描俄歇能谱仪，用于研究外表面及内 界面的成分。这些研究涉及到材料的各种重要现象，如氧化、腐蚀、催化、磨损、回火脆 性，沿品断裂、晶闻腐蚀、半导体的晶体外延等。此外，加州大学发展了高分辨率的电子显 微镜成象技术，用于研究晶界结构，阿勒革勒公司发展了观察磁畴界面移动的实验技术。 (2)超声技术一为了使断裂力学能够定量地应用于工程结构的安全性评价，必须大力 ·开展无损探伤技术。在前而已经提到，美国组织了13所大学及4所研究单位合作，用不同的 物理方法，研究这方面问题。洛克威尔科学巾心开展了宏观缺陷声发射的基础研究，并设计 ·检测仪器。 四、科研内容，具有几点特色 1. 因人而形成重点一各校材料及冶金方面的科研，都是“因神设庙”，而不是设庙 找神”。各校有什么样特色的教师，便有可能申请到适合他们专长的科研，从而形成量点。 159
缝多道焊 。 通 用 电气公 司在研究高磁 感的矽钢片工艺 。 各个电器公司在积极研究大型磁流体 发 电 。 有几 个科研单位在研究非 晶 态磁 性 合金 。 为 了提 高燃气 轮机的效 率 ， 需 要研究 高温材料 。 不 少单位都在研 究氮化硅叶片的成 形工 艺 、 力学性能 及烧结 机理 。 国际镍公 司 、 通 用 电气公 司 及增 祸材料研 究 中心 分别研 究机 械合金 化 、 定 向结 品 及粉 末冶金 制备镍 基高温合金 的构件 。 为 了解 决 煤 气化设 备的材料 ， 洛克西德 技术 中心 在研 究抗二 氧化硫材料 镍铬不 锈 钢及 铁铬铝 合金 及涂层 问题 。 麻 省理工 学院及俄亥 俄 大学都在研究热腐蚀机理 。 氢 是末 来可 能 的 能源 之一 ， 也在石 油精炼 中广泛 使 用 。 不 少单位 在研 究氢对结构材 料造成损伤 的 问题 。 美 国科 学墓 金会批准 了十 三个课题 ， 进 行这 方面 的垫础 研 究 。 电池是重要 能源 之一 。 国际镍公 司研究纳一 硫 电池 ， 洛 克 威尔科 学中心 正 研究碳一 氧气池 ， 并研 究用 多晶硅 代替单 晶硅 ， 发展太 阳 电池 。 含硫化氢 油井的开发 ， 涉 及到抗硫 化氢 的高强度钢 。 天 然气在 寒冷地带 的输运 ， 涉及 到抗低温 脆断 的大 口 径钢 管 。 克拉 麦克斯钥公 司在积 极研究锰钥泥 系钢 在这 两 个领 域 的应用 。 美国工 业企业 以 利 润 出发 ， 也懂得科 学技术是生 产力 ， 抓不 抓科研 ， 抓什 么科研 ， 关系到企业 的兴 衰存 亡 。 他 们 为了改进 产品质量 ， 降低产品 成本 ， 扩大产品市场 ， 增 强竟争 能 力 ， 开展 了大 量 的科学研 究 ， 积 极为用 户服务 。 例 如 美 国铝公 司研究氯化铝 电解 ， 可 以 降低 电耗 。 此 外 ， 从设计 和工 艺 上 ， 研究铝 质 罐头 ， 企 图 全 部代替 钢质 罐头 。 与此竟争 ， 美 国钢铁公 司研究单面镀 锡的罐头 壳 ， 提高成 形性 。 康 奈科特 铜 公 司采 用 连续 炼铜法 ， 解决 了污染 问题 。 美国钢 铁公 司采 用 了溶解采冶 法 ， 在 采 袖方面 ， 取得 了较好效 果 。 镍 技 及钻 基高温合 金过 去采用真空 电弧重 熔法 ， 近 几年来 ， 电渣重 熔法受 到更大重 视 ， 并得 到推 广 。 几 家特 殊钢厂 及合 金厂都采用 氢氧脱碳 法 冶炼高铬钢 、 不锈钢 及镍 、 钻 基 合金 。 为了 减少二 氧化硫 的污染 ， 洛克威尔环境检测和服 务中心介绍 了用石灰 或碳 酸纳干 法去硫 的新工 艺 。 此 法 在 国外已使 用 ， 经济效 果较 好 。 美 国矿业 局 在盐湖 城 大规 模研究矿 区变 田 ， 尾矿坝植物覆被间题 。 为了减少噪音危害 ， 美 国钢 铁公 司开展 了噪普分析 和 控 制 的科研 。 美 国也十 分 注意 冶金 及材料学 的基础研 究 ， 在 我们参 观访 问 的单位 中 ， 给我们 印象 深刻 的有表面 科学和 超声 技术 。 表面 科 学— 近 几 年来 ， 各单位广 泛 地 添置扫 描俄歇能谱仪 ， 用 于研 究外表面 及内 界面的成 分 。 这些 研 究 涉及到 材料 的 各种 重 要现 象 ， 如 氧化 、 腐蚀 、 催化 、 磨 损 、 回火脆 性 ， 沿 品断裂 、 品间腐蚀 、 半导 体的晶体外 延 等 。 此 外 ， 加州大学发展 了 高分 辨率的 电子显 微镜 成象技 术 ， 用 于研 究 晶界结 构， 阿 勒革勒公 司发展 了观 察磁畴界面 移动的实验 技术 。 超 声 技 术— 为 了使 断裂 力学能够定 量地 应 用 于工 程结 构 的安全 性评 价 ， 必须 大力 开展无损探伤 技术 。 在前 而 已经 提 到 ， 美 国组 织 了 所 大学及 所 研 究 单位 合作 ， 用不同的 物理 方法 ， 研 究这 方 面 问 题 。 洛 克 威尔科学 中心 开展 了宏观缺 陷声发射 的 基础 研 究 ， 并设计 检测仪 器 。 四 、 科研 内容 ， 具有几点特 色 因人而 形成 币 汽— 各校材料 及冶 金方 面 的 科研 ， 都是 “ 因 神设庙 ” ， 而不是设庙 挽神” 。 各校有什 么样特 色的教师 ， 便 有可 能 申请 到适 合他 们 专长的科研 ， 从而形成 量 点
若一校的教师专长及兴趣较分散，则难于形成中心。如俄亥俄大学冶金工程系，能在老系主 任Fontana教授的组织下，形成了美国腐融中心；匹兹堡大学治金及材料工程系在系主任 Pettit教授的组织下，集中了人力，已有大量热腐融的研究课题；加州大学伯克勒分校， 因Thomas教授的努力，已形成有35人及8台电镜的美国电镜中心。 2.多学科的结合，促进科研质量的提高一科研人员由于学历及经历不同，各有专 长，应该互相结合，才能提高质量。例如，宾西凡尼亚大学材料科学及工程系的Vitk教授 是物理的，理论分析能力强，他与本系其他教授合作，开展断裂、非晶态及晶界结构方面的 研究。又例如，南加州大学材料科学系Copley教授，参加校内的激光研究中心，从事激 光加工的研究，取得突出的成果。又例如密苏里大学冶金工程系O'Keefee教授与医学结合， 研究在有机材料上沉积金属，取得有意义的结果，加州大学洛杉矶分校Mackenzie教授， 结合有机化学及陶瓷学，研制含40%PMMA及60%SiO2的轻质透明度高的新材料 3.通过科研经费的控制和有效的科学管理，科研内容适应社会发展的需要，很少重复 一由于有经验的科学家参加了科学研究的管理工作，他们通过调查研究，学握社会发展的 需要，他们有职、有权、有责任，在有限财力的条件下，通过科研经费的拨付，使科研内容 适应社会发展的需要，并且避免重复。例如，无损探伤是工程断裂分析的关键项目，美国组 织了13所大学及4所研究单位协作，用不同的物理方法、理论和仪器，研究这个问题。又例 如，氮化硅是有希望的高温叶片材料，不同单位从制造工艺、力学性能、晶界结构等方面， 研究这个问题。 五、科研组织，有集中及分散两种方式 一种是成立材料研究所，统一地申请经费，管理仪器和制定计刘。这种研究所也有两种 形式，一种是属于系的，其他系可用其设备，但需收费，如宾西凡尼亚大学。另一种是与系 独立，如密苏里大学，由冶金、陶瓷、化工、物理及化学各抽出主要教授，参加科研。 另一种是由教授单独申请科研经费，建立或合建专用设备，并出费用使用共用设备。 这两种方式，也有混合使用的。 很明显，这两种方式各有其优缺点，关键在于人的选用。1980年9月发表的一篇研究报 告指出：这两种组织形式，在科研成果的数量上、成本上、多学科的科研上以及出成果的速 度上，都没有明显的区别。但在质量上，却有明显的区别。以1973到1974年美国同家科学基 金会支持的403项科研成果中，有材料研究所及无材料研究所的比例分别为54%及46%，但 按质量统计时，质量高的15%共计61项成果中，有材料研究所的占去87%，质量高的25%共 计102项成果中，有材料研究所的占去80%。此外，有材料研究所的，能吸引质量较高的研 究人员，并且实际的管理费用低。有研究所的研究成果，实验工作较多，较倾向于材料工 程。这个研究报告还指出：NSF所支持的材料研究领域中的70%，在这种组织形式之问， 未发现有重复，在材料研究所中，各有其偏重的领域，其成员中，最多的是来1物现系，其 次是材料系及化学系。 综上所述，对于冶金及材料方面的科研，美国在人员开发、科研选题、科西点、科研 内容以及科研组织五个方面，有其特色，可供借鉴。 160
若一校的教师专长及兴 趣较分 散 ， 则难 于形 成 中心 。 如俄亥俄大学冶 金工 程 系 ， 能在老 系主 任 教授 的组织下 ， 形 成 了美 国腐 融 中心 匹兹 堡 大学冶 金 及材料工 程 系在 系主 任 教授 的组织下 ， 集 中了人力 ， 已有大量热腐 融 的研究课 题 加 州 大学伯克勒 分校 ， 因 教授 的努 力 ， 已形成有 人及 台 电 镜 的美国电镜 中心 。 多学科 的结 合 ， 促 进 科研质 量 的提 高— 科研人 员 由于学历 及经历不 同 ， 各有专 长 ， 应该互 相结 合 ， 才 能 提 高质量 。 例如 ， 宾西凡 尼亚大学 材料 科学 及工 程 系 的 教 授 是物理 的 ， 理论分析 能力强 ， 他 与本 系 其他 教授 合 作 ， 开展 断裂 、 非 晶态 及 晶 界结构方面 的 研究 。 又例如 ， 南加 州大学材料 科学 系 教 授 ， 参加校 内的 激光研 究 中心 ， 从事激 光加工 的研究 ， 取得突出的成果 。 又例 如密 苏里大学冶金工 程系 ‘ 教授 与医学结 合 ， 研究在有机材料 上沉积 金属 ， 取得 有意义 的结 果 加州大学洛杉 矶 分校 “ 教 授 ， 结 合有机化学及陶 瓷学 ， 研 制含 及 的轻质 透 明度高的新材料 通过 科研经 费的控 制和有效的科学管理 ， 科研 内 容适 应 社会发展 的需要 ， 很 少重 复 — 由于有经验 的科学家参加 了科学研究的管理 工 作 ， 他 们 通 过调 查研究 ， 掌握 社会发展 的 需要 ， 他 们 有职 、 有权 、 有责任 ， 在有限财 力的条件下 ， 通 过 科研 经 赞的拨付 ， 使 科研 内容 适应 社会发展 的需要 ， 并且避免 重 复 。 例如 ， 无损探伤是工 程断裂 分析 的关键项 目 ， 美 国组 织 了 所大学及 所研 究单位 协作 ， 用不 同的物理方 法 、 理 论 和 仪 器 ， 研 究这个问题 。 又例 如 ， 氮 化硅 是有希望 的高温叶片材料 ， 不 同单位从制造 工艺 、 力学性能 、 品 界结 构等方面 ， 研究这个问题 。 五 、 科 研 组织 ， 有滚中及 分散两种 方式 一种 是 成立材料研 究所 ， 统一地 申请经费 ， 管 理仪器 和 制定计 划 。 这种研究所 也 有两种 形式 一种 是属 于系的 ， 其他 系可 用 其设 备 ， 但需收费 ， 如宾西 凡尼亚大学 。 另一种 是 与系 独立 ， 如 密 苏里大 学 ， 由冶 金 、 陶 瓷 、 化工 、 物理及 化学 各抽 出主要教授 ， 参加科研 。 另一种 是 由教授单独 申请 科研经费 ， 建立 或合建专用设 备 ， 并出费用使 用共用 设 备 。 这 两种方式 ， 也有混 合使 用的 。 很 明显 ， 这 两种方式 各 有其优缺点 ， 关键在 于人 的 选 用 。 年 月发 表的一 篇研究报 告指 出 这两种 组织 形式 ， 在科研成果的数量 上 、 成 本上 、 多学 科 的科研 上以 及 出成 果的速 度上 ， 都没有明显的 区别 。 但在质 量 上 ， 却有明显 的区别 。 以 了 到 了 年美 国国家 科学基 金会支持的 项 科研成果 中 ， 有材料研 究 所 及无材料研 究所 的 比例 分别 为 及 ， 但 按质量统计时 ， 质量 高的 共计 项 成果 中 ， 有材料研究所 的 占去 盯 ， 质量 高的巧 共 计 项 成果 中 ， 有材料研究 所 的 占去 。 此 外 ， 有材料研究 所 的 ， 能吸 引质量 较 高的研 究人 员 ， 并且实际 的管理 费用 低 。 有研 究所 的研究 成果 ， 实验工 作较 多 ， 较 倾向于材料工 程 。 这 个研究 报告还指 出 所 支持的 材料研究领 域 中的 ， 在这 种 组 织 形式 之 间 ， 未发现有重 复 ， 在材料研究所 中 ， 各有其偏重 的领 域 ， 其成 员 中 ， 最 多的是 来 厂物 理 系 ， 其 次是材料系及化学系 。 综 上所 述 ， 对于冶 金及 材料方面 的科研 ， 美 国在人 员开 发 、 科研选 题 、 科 研 币点 、 科 研 内容以 及 科研组织五个方面 ， 有其特 色 ， 可 供借 鉴
西德教授F.Oeters讲学内容简介 著名西德教授、柏林工业大学钢铁冶金研究所主任F,Oeters应邀于1980年7月29日至 10月21日在我院讲学，我院教师、部分学生及有关院校、科研、生产单位的教学、科技人员 100余人参加听课。 在近三个月的时间内，F.Oeters教授系统地讲授了钢治金和金属凝同原卵。 一、钢冶金学的基本内容 1.热力学原理，主要包括：有关金属相图，及二元、三元氧化物相图，金属体系中的 活度、脱硫，及M、Si、A1脱氧反应平衡。对脱疏和脱氧问题进行了热力学分析计算， 并对生产中的措施作了分析讨论。 2.动力学原理，在传质原理中，讨论了无摩棕和有序擦流动条件下的传质过程，金属 熔体中气泡、液滴和固体颗粒的运动规律。 F.Oeters教授对有实际意义的金属熔体中的固体儆粒长大过程进行了数学处理，他运 用不稳态扩散的球坐标方程，在简化条件下，得到微粒长大方程 dR D Coo-C* dt=R·CT-C* 并计算了脱氧产物的长大过程。 传热原理，包括稳态和非稳态传导传热，强制对流和自然对流下的传热，問、气、液的 辐射传热，并以200t钢包为例，根据传热原理，计算了包衬表而处钢水温度、热流密度及 钢水降温速度。 3.各种炼钢工艺，包括氧气顶吹转炉、电弧炉、平炉及各种精炼方法。在氧气转炉冶 金中，F.Oeters根据本人科研成果和综合最新文献资料，着亚分析了炉内乳化、石灰溶解 和成渣理论。通过M的氧化动力学计算证实屈氧化主要是在乳化液中进行的。根据模型 研究和生产实践，1.Oeters教授提出了对强化吹炼有实际意义的吹炼极限理论。同时，还介 绍了炼钢工作者感兴趣的氧气转炉内废钢熔化动力学模型。 F.Oeters教授在分析工艺问题时广泛应川了前一部分的理论5础，如对乳化钢液中 M的氧化动力学计算，转炉中废钢熔化动力学模型，生铁中喷吹CaO粉末脱硫过程动力学 和热力学，非金属夹杂物的长大过程和A12O:火杂形态等。他所讲的栋荆已不再是-一般生 产经验总结，而是有深厚理论基础的冶金科学。 F.Oeters讲课很重视技术经济分析，对不同炼的方案基建投资进行的分析，不是简单 地说某种方法好，而是根据条件，科学地说明转炉或超高功率电的经济效果好。 二、金属凝固原理 这是一门较新课程，过去我国冶金院校没有人开过。F.Octers重点讲授了凝固传热和 编析两个问题。在凝同传热中，他用Fourier第三定律的Neumann解分析钢液凝固速度， 用数学解析导出在过去用实验得出的关于凝固速度的平方根公式，然后分析了Neumann解 161
西德教授 · 讲学内容简介 著 名西 德教 授 、 柏 林工 业 大学钢 铁冶金研究所 主 任 叮 应邀 于 。 年 月 日至 月 日在我 院讲学 ， 我 院教师 、 部分学生 及 有关 院校 、 科研 、 生 产单位 的教学 、 科 技 人 员 余人 参加 听课 。 在近 三 个月的 时 间 内 ， 教授 系统 地讲 授 了钢 冶 金和 金属 凝 固原 理 。 一 、 钢 冶金 学的 毖 本 内容 热 力学原 理 ， 主 要 包括 有关金属 相 图 ， 及 二 元 、 三 元 氧化物相 图 ， 金 属体 系中的 活 度 、 脱 硫 ， 及 、 、 脱 氧反 应平 衡 。 对脱 硫 和 脱 氧 问题 进 行 了热 力学 分析 卜算 ， 并对生 产 中的措施 作 了分析讨 论 。 动 力学原 理 ， 在传质 原理 中 ， 讨 论 了无摩擦 和 有摩擦 流 动 条 件下 的 传质 过 程 ， 金属 熔体 中气泡 、 液 滴 和 固体颗 粒 的运 动规 律 。 教 授 对 有实际意义 的 金属 熔体 中的 固体 微拉 民大 过 程 进 行 了数 学处即 ， 他 运 用不稳 态扩 散的球 坐 标方程 ， 在 简化 条件下 ， 得 到微 粒 长大 方程 一 一 ‘ 月 ‘ 并计 算 了脱 氧产物 的长大过 程 。 传 热原理 ， 包括稳 态 和非稳态传导传热 ， 弧 制对 流 和 自然对 流下 的传热 ， 固 、 气 、 液 的 辐射传热 ， 并以 钢 包 为例 ， 根据传热 原理 ， 计 算了 包衬 表 而 处 钢 水 温 度 、 热 流密度 及 钢 水 降温速度 。 各种 炼钢工 艺 ， 包括 氧气顶 吹转炉 、 电弧炉 、 平炉 及 各种 精 炼方 法 。 在 氧 气转炉 冶 金 中 ， 根据 本人 科研成 果和 综 合 最 新 文 献 资料 ， 着垂 分析 了炉 内乳 化 、 石 灰 溶解 和 成渣理 论 。 通 过 的 氧化 动 力学 计算证 实 金属 氧 化 主 要是 在乳 化 液 中进 行 的 。 根 据 模 型 研究和生 产 实践 ， 教授 提 出了对 强 化吹 炼有实际意义 的吹 炼极 限理 论 。 同时 ， 还 介 绍 了 炼钢 工 作者 感兴 趣 的 氧气转炉内废 钢 熔 化劝 力学 模 型 。 教授 在 分析 工艺 问题 时 广泛 应川 了前 一 部 分的理 论 从 础 ， 如 对 乳化钢 液 中 的 氧 化 动 力学计 算 ， 转炉 中废钢 熔 化动 力学 模 型 ， 乡匕铁 中喷 吹 粉 末脱 硫 过 程 动 力学 和 热 力学 ， 非 金属 夹 杂 物 的 长大过程和 。 夹 杂形 态 等 。 他所 讲的 炼钢 已不 再是 一 般生 产经验 总结 ， 而是 有深厚 理论 基 础 的冶 金 科学 。 讲 课很 爪视 技术 经济 分析 ， 对不 同炼钢 方 案 珑 建 投 资进 行 的 分析 ， 不是 简单 地说某种 方 法 好 ， 而是 根 据 条 件 ， 科学 地 说 明 转 炉 或 超 高功 率 电妒 的经 济效 果 好 。 二 、 金属 凝 固原 理 这是 一 门较新课 程 ， 过 去 我 国冶 金 院校没 有人 开 过 。 讯 点讲 授 了凝 固传 热 和 偏析两个问题 。 在 凝 固传 热 中 ， 他 用 ，。 第三 定律 的 解 分析 钢 液凝 固速 度 ， 用数学解析导 出在过 去 用实验得 出的关于 凝 固 速 度 的平 方 根公 式 ， 然后 分析 了 。 解
的局限性，同时还介绍了热平衡仿形积分法及其在连铸坯凝固中的应用。在偏析部分， F.Oetersi运用传质原理和固、液相间分律定律导出了显徵偏析和宏观偏析的数学模型，并且 还介绍了西欧正在研究的共品凝固模型。通过上述模型探讨控制钢的结晶组织的途径。 F.Octers讲学期问，还作了两次专题报告，介绍了德国钢铁冶金方面的教有、科研情 况，并就炉渣、凝固、直接还原等问题分别与有关敦师进行了淡。他的诽学，内容非富， 论述严谨，对于提高我国治金教有质量很有帮助。（张浩、曲英） 162
的局 限 性 ， 同时还 介绍 了热 平 衡 仿形 积 分 法 及 其在连 铸坯 凝 固 中的 应 用 。 在偏析 部分 ， 运 用传质 原 理 和 固 、 液相 间分律 定律导 出了显 微 偏 析 和 宏 观 偏析 的数学模 型 ， 并且 还 介绍 了西 欧正 在研 究 的共品 凝 固模 型 。 通 过 上述模 型探讨控 制钢 的结 晶组 织 的途径 。 讲学 期 问 ， 还 作 了两 次专题 报 告 ， 介 绍 了德 国钢 铁冶金方而 的教育 、 科研情 况 ， 并扰炉 演 、 凝 固 、 直 接 还 原 等问题 分另 与有关教 师进 行 了座 谈 。 他 的讲学 ， 内客丰官 ， 论述严 谨 ， 对 于提 高我 国冶 金教 育质 昆很有帮助 。 张 浩 、 曲英
