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王光祖,男,教授级高工,江西波阳人,1956年毕业于武汉大学化学系。我国著名超硬材料专家,享受国务院特殊津贴。中国第一颗人造金刚石研制者之一,是中国六面顶合成压机合成工艺(人造金刚石中间试验课题)的主要负责人,创造性地解决了该类型压机的“超高温、超高压”密封问题,是中国人造金刚石工业化生产的主要参加者,是中国人造金刚石工业从无到有,从小到大的参与者和见证人。
1978年分别获全国科学大会和河南科学大会奖;1988年机械电子工业部科技进步一等奖;先后完成部级重点课题8项。1989年国家科技进步二等奖。主要专著有《超硬材料制造工艺学》,《超硬材料》;《立方氮化硼合成与应用》,《金刚石合成系统工程问与答》,《人造金刚石探秘—王光祖论文集》等。主编《超硬材料译文集》共11集,近百万字。
金刚石,俗称“工业牙齿”,石墨的同素异形体,也是常见的钻石的原身。高温、高压下,石墨结构会发生有序转化,形成人造金刚石。
如今,人造金刚石凭借其卓越的性能,成为推动各行业发展的关键力量。从航空航天到国防军工,从高档数控机床到芯片制造,从汽车工业到石油与天然气钻井,再到地质勘探等众多领域,人造金刚石都发挥着不可替代的作用。
临危受命,突破封锁
时间回溯到20世纪50年代,新中国刚刚成立,百废待兴,工业发展急需大量的金刚石。然而,当时面对国外的技术封锁,国家果断决策,将人造金刚石研制项目列为重点科研任务,王光祖临危受命,投身到这场没有硝烟的“战斗”中。
1960年10月,代号为“121”的保密级研究任务正式下达,王光祖所在的郑州磨料磨具磨削研究所承担起了整套工艺试验与产品的鉴定分析工作。这是一项艰巨而光荣的任务,王光祖和他的团队成员们深知其中的责任重大。
郑州三磨所是中国超硬材料发源地
在最初的研究阶段,资料的匮乏成为了他们最大的阻碍。王光祖和同事们不辞辛劳,频繁往返于北京图书馆及科学院情报研究所,收集有关金刚石的资料。那时的文献大多是英文,他们只能依靠查字典,逐字逐句地研读,一点一点地啃下这些“硬骨头”。正是通过这种艰苦的努力,他们积累了宝贵的理论知识,为后续的研究工作奠定了坚实的基础。
在确定了理论方向后,王光祖和团队成员们开始了紧张的实验研究工作。然而,实验过程并非一帆风顺,他们遭遇了无数次的失败。在一次又一次的试验中,王光祖和团队成员们不断调整实验参数,优化实验条件。他们在高温高压的环境下,冒着设备爆炸的危险,坚守在实验一线。
经过无数个日夜的不懈努力,1963年12月6日晚上,这注定是一个载入史册的时刻。在一组方案编号为第32次试验中,合成棒中出现了闪闪发亮的晶体。当王光祖用这颗晶体刻划玻璃时,那清脆的吱吱声仿佛是胜利的乐章,在实验室中回荡。这一刻,王光祖和他的团队成员们激动得热泪盈眶,他们知道,自己的努力终于得到了回报,中国第一颗人造金刚石研制成功了!
持续创新,攻克难关
1965年,王光祖所在的团队面临着将人造金刚石技术从实验室推向工业化生产的艰巨任务。在当时,国外的两面顶压机技术虽然成熟,但并不适合我国的国情。为了实现人造金刚石的产业化,王光祖和同事们决定另辟蹊径,研发一种更适合我国生产需求的设备。
他们将目光投向了六面顶压机。这种压机具有结构简单、操作方便、成本较低等优点,更适合我国当时的工业基础和生产条件。然而,研发六面顶压机并非易事。
于是,王光祖带领团队开始自主创新,从材料选择、结构设计到加工工艺,每一个环节都进行了深入的研究和反复的试验。
在研发过程中,王光祖和团队成员们经常在实验室里一待就是一整天,甚至连吃饭和休息的时间都顾不上。他们全身心地投入到工作中,不放过任何一个可能影响密封性能的细节。有时,为了验证一个新的设计方案,他们需要连续进行多次试验,直到得到满意的结果为止。
经过数月的艰苦努力,他们终于成功研发出了中国第一台铰链式六面顶压机。这台压机的诞生,标志着我国人造金刚石技术实现了从实验室到工业化生产的重大跨越。1965年11月,在这台型号为DS-023的铰链式六面顶压机上,成功合成出了人造金刚石,当年产量即达到10000克拉!
中国第一台具有自主知识产权的铰链式六面顶压机
图源:国机集团
产业腾飞,引领世界
王光祖及其团队的卓越成就,为中国的人造金刚石产业奠定了坚实的基础。在此后的几十年里,中国的人造金刚石产业如雨后春笋般蓬勃发展,取得了举世瞩目的成就。
如今,中国已成为全球人造金刚石的最大生产国,产量占据了全球总产量的95%以上,河南更是成为了超硬材料大省。郑州三磨所的高精密超硬材料制品产量稳居全国第一;黄河旋风是全球品种最齐全、产业链最完整的超硬材料供应商;中南钻石则是全球最大的工业金刚石制造商,其产品出口到40多个国家和地区。商丘柘城县更是被誉为“钻石之都”,成为全球最大的金刚石微粉生产基地。
中国的人造金刚石不仅在产量上占据优势,在质量和技术水平上也达到了世界领先地位。随着技术的不断进步,中国的人造金刚石在高端领域的应用越来越广泛,如航空航天、国防军工、电子信息等行业。在航空航天领域,人造金刚石刀具被用于加工飞机发动机的叶片、起落架等关键部件,提高了加工精度和效率,保证了飞机的性能和安全。在电子信息领域,人造金刚石被用于制造半导体芯片的切割工具和研磨材料,推动了半导体行业的发展。
中国的人造金刚石产业的崛起,不仅改变了全球人造金刚石市场的格局,也为中国的相关产业发展提供了有力支撑。它带动了超硬材料制品、机械制造、电子设备等产业的发展,形成了完整的产业链条,创造了大量的就业机会,为国家的经济发展做出了重要贡献。
不忘初心,展望未来
王光祖 图源:新华社
如今,王光祖已至鲐背之年,谈起金刚石,谈起超硬材料,王光祖满怀深情地说:“假定还有来世的话,我还继续搞超硬材料。”这句质朴的话语,饱含着他对超硬材料事业的无限热爱和执着追求。他的一生,都奉献给了人造金刚石的研发与推广,见证了中国超硬材料行业从无到有、从弱到强的伟大历程。
王光祖,这位中国人造金刚石的奠基者,用他的智慧和汗水,为我国的超硬材料事业立下了不朽的功勋。他的故事,激励着无数科研工作者为实现科技强国的梦想而努力奋斗。相信在新一代科研人员的接力下,中国的超硬材料行业必将迎来更加辉煌的明天!
参考来源:
1.李帅锜等. 大腔体静高压技术的发展及应用.物理
2.新华社:用“爱”成就人造金刚石
3.正观新闻:一甲子的奋斗:最硬的不是金刚石,而是金刚石人的骨气郑州发改委
4.研磨网:国庆献礼:王光祖老师为大家讲述功勋压机的故事
5.郑州高新技术产业开发区管委会,网络公开信息等
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