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戴禮智與我國(guó)金屬磁性材料研究

 細(xì)雨青衫 2012-08-21
戴禮智與我國(guó)金屬磁性材料研究
2012-07-11 09:04

  

  

    戴禮智,磁學(xué)家,冶金學(xué)家。他首次發(fā)現(xiàn)含鉍、銅的汞合金具有順磁性。他研制開(kāi)發(fā)的鎢鋼永磁材料,填補(bǔ)了我國(guó)空白。1948年出版了我國(guó)第一部《磁性材料》專著。他所從事的工業(yè)純鐵、鎳鐵、硅鐵的織構(gòu)研究的含鈮、鋁等元素的硬坡莫合金以及含鋱釤元素的稀土元素的稀土化合物磁性等項(xiàng)課題,具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。近年戴禮智還致力于磁學(xué)歷史研究。培養(yǎng)了一批科技人才。

  

    戴禮智,1907年2月21日出生于四川萬(wàn)縣一個(gè)電報(bào)局職員家庭。祖籍湖北省黃陂縣。戴禮智于1914年入湘潭育英小學(xué),1919年考入長(zhǎng)沙雅禮中學(xué)。1925年他以優(yōu)異成績(jī)中學(xué)畢業(yè)。同年,由其兄帶領(lǐng)謁見(jiàn)武昌師范大學(xué)(后改名為武漢大學(xué))校長(zhǎng)石蘅青(又名石瑛),經(jīng)過(guò)筆試,允許他在校聽(tīng)課。此次筆試,他因名列榜首,受到石校長(zhǎng)的厚愛(ài),以至他考入中央大學(xué)后,石蘅青仍提議湖北省教育廳發(fā)放給他學(xué)習(xí)費(fèi)用,并鼓勵(lì)他去英國(guó)留學(xué)。他在中央大學(xué),先期主修化學(xué),后改修物理。物理課由著名的物理學(xué)家吳有訓(xùn)、方光圻、查謙等教授任教;電磁學(xué)由倪尚達(dá)教授擔(dān)任。倪教授力主學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)及制作儀器,并經(jīng)常對(duì)戴禮智說(shuō):“沒(méi)有磁鋼,我國(guó)的電器與電機(jī)制造業(yè)就無(wú)法發(fā)展?!边@是戴禮智日后從事磁性材料研究的直接原因。1932年戴禮智大學(xué)畢業(yè)后,曾短時(shí)間在長(zhǎng)沙私立岳云中學(xué)任物理課教員。不久,被中央大學(xué)聘為物理系助教,其間,他專程從寧至滬拜訪了剛從美國(guó)留學(xué)回到上海的施汝為教授,了解國(guó)外磁學(xué)發(fā)展動(dòng)向。后由在燕京大學(xué)任教的班威廉(William Band)教授向英國(guó)倫敦大學(xué)貝茨(L.F.Bates)教授推薦,1934年戴禮智考取了教育部留英公費(fèi)生。同年,進(jìn)入英國(guó)倫敦大學(xué)物理系學(xué)習(xí)。

  自1934年至1937年,他在著名磁學(xué)家貝茨教授指導(dǎo)下,獲得了博士學(xué)位。之后,貝茨教授又熱心帶領(lǐng)他到英國(guó)冶金工廠及設(shè)有冶金課程的學(xué)校參觀。戴禮智遵從導(dǎo)師意見(jiàn),于1937~1939年,進(jìn)入德國(guó)亞琛工科大學(xué)學(xué)習(xí)冶金理論,同時(shí)進(jìn)行低碳鋼深沖性能及汽車、鍋爐用鋼的研究。他并得到南京國(guó)民政府資源委員會(huì)的資助,得以到荷蘭、盧森堡、丹麥和瑞典等國(guó)考察鋼鐵工業(yè)。1939年戴禮智回到祖國(guó),到重慶參加兵工署材料試驗(yàn)處工作。當(dāng)時(shí)正值抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期,山城重慶的生活與工作條件均差,而他的熱情很高,率先成功地研制了鎢鋼永磁材料。1941~1944年他到綦江電化冶煉廠工作,其間,他試制了耐熱鋼,用鋁鋼代替鉻鋼,解決當(dāng)時(shí)進(jìn)口鉻的匱乏。1946~1947年他到南京,在資源委員會(huì)鋼鐵管理處工作,工作之余,編寫(xiě)并出版了《磁性材料》一書(shū)。經(jīng)英國(guó)著名的中國(guó)科技史學(xué)家李約瑟(J.Needham)的介紹,他于1948~1949年到美國(guó)卡內(nèi)基學(xué)院從事磁性材料研究,利用X射線分析方法研究軟磁合金磁場(chǎng)熱處理后的結(jié)構(gòu)變化。1949年他懷著報(bào)效祖國(guó)的赤誠(chéng),再次從國(guó)外歸來(lái)。當(dāng)年5月上海解放。此時(shí),美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)匯來(lái)旅費(fèi),邀他到該校由比特教授主持的磁學(xué)實(shí)驗(yàn)室工作。戴禮智謝絕了他們的邀請(qǐng),卻接受了上海華東工業(yè)部礦冶局的聘請(qǐng),負(fù)責(zé)籌建上海礦冶局試驗(yàn)室(即上海鋼鐵研究所的前身)。該試驗(yàn)室成立后,為當(dāng)時(shí)上海和華東地區(qū)的冶金企業(yè)解決了生產(chǎn)中出現(xiàn)的許多技術(shù)問(wèn)題,對(duì)上海和華東地區(qū)的冶金企業(yè)恢復(fù)生產(chǎn)及提高產(chǎn)品質(zhì)量,起到了一定作用。1953年他受重工業(yè)部鋼鐵局劉彬局長(zhǎng)之邀,來(lái)到北京,出任重工業(yè)部鋼鐵工業(yè)試驗(yàn)研究所(冶金部鋼鐵研究總院前身)副所長(zhǎng)。他還親自參加與主持冷軋硅鋼片等有關(guān)金屬磁性材料的研究課題。1958年該所擴(kuò)建為冶金部鋼鐵研究院,戴禮智負(fù)責(zé)籌建精密合金研究室,并任室主任,直至1966年。他對(duì)該室磁轉(zhuǎn)矩和x射線衍射等實(shí)驗(yàn)技術(shù)的建立,起了重要作用。30年來(lái),在戴禮智、柯成、杜毓銑等人領(lǐng)導(dǎo)下,精密合金研究室已成為我國(guó)精密合金的重要科研基地之一。他還親自培養(yǎng)了金屬磁性材料的技術(shù)人才。

  戴禮智是國(guó)內(nèi)享有盛名的磁學(xué)專家之一,他也是學(xué)術(shù)團(tuán)體的熱心參加者。1932年,經(jīng)施汝為、趙忠堯介紹加入中國(guó)物理學(xué)會(huì),成為早期會(huì)員;1934年在英國(guó)加入英國(guó)金屬學(xué)會(huì);也曾是中國(guó)金屬學(xué)會(huì)的理事;先后在1964年與1965年的全國(guó)磁性材料會(huì)議和全國(guó)磁學(xué)理論討論會(huì)上作綜述報(bào)告。

  開(kāi)拓我國(guó)金屬磁性材料研究,并編寫(xiě)專著

  戴禮智早在英國(guó)留學(xué)期間(1934~1937年),就對(duì)含鉍(Bi)、鉻(Cr)、銅(Cu)或錳(Mn)的一系列汞(Hg)合金的磁性進(jìn)行了研究。他在上述合金的磁化率與溫度之間的關(guān)系的測(cè)量與觀察中,發(fā)現(xiàn)具有抗磁性的鉍、銅和汞等所形成的汞的二元合金(Cu-Hg除外)均具有順磁性,并發(fā)現(xiàn)Mn-Hg合金磁化率具有溫度滯后現(xiàn)象。他應(yīng)用合金電子理論對(duì)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了分析,認(rèn)為Bi-Hg等合金的剩余順磁性,系由合金中自由電子運(yùn)動(dòng)所引起。這個(gè)學(xué)術(shù)觀點(diǎn)被一些重要著作,如1951年出版的貝茨(L.F.Bates)《現(xiàn)代磁學(xué)》及美國(guó)舍伍德(Selwood)的《磁化學(xué)》等引用。

 ?。保梗常埂保梗矗的暝谥貞c兵工署材料試驗(yàn)處和綦江電化冶煉廠工作期間,為了解決當(dāng)時(shí)電話通信的需求問(wèn)題,戴禮智與丘玉池合作,采用坩堝煉制了含鎢6%的鎢磁鋼,供應(yīng)給資源委員會(huì)下屬的無(wú)線電器材廠,緩解了當(dāng)時(shí)需要進(jìn)口鉆鉻永磁合金而又進(jìn)不來(lái)的困難。該廠用這種鎢磁鋼制成受話器和耳機(jī),經(jīng)測(cè)試符合使用要求。戴等研制的上述永磁材料是我國(guó)生產(chǎn)的第一種工業(yè)使用的永磁材料,填補(bǔ)了我國(guó)這方面的空白。

 ?。保梗矗材辏鞫Y智應(yīng)《礦冶》雜志征集論文之約而撰寫(xiě)的《如何制造矽鋼片》一文,獲得優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。該論文系我國(guó)Fe-Si合金研究發(fā)展史上較早的一篇文獻(xiàn)資料。1948年由商務(wù)印書(shū)館出版了他撰寫(xiě)的《磁性材料》一書(shū)。這是第一部由我國(guó)自己編寫(xiě)的有關(guān)磁性材料的專著。書(shū)中概括地介紹了磁學(xué)的基本知識(shí)和當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外使用的硅鋼片、坡莫合金、鎢鋼、鈷鋼、鉻鋼及鋁鎳鈷合金等。1973年他又編著了《金屬磁性材料》一書(shū),其內(nèi)容是對(duì)《磁性材料》的補(bǔ)充,特別在分論中,除介紹傳統(tǒng)的各種永磁合金、硅鋼片(帶)、軟磁合金外,還分別論述了鐵磁合金的彈性行為、金屬薄膜、磁場(chǎng)熱處理、弱磁場(chǎng)和交變磁場(chǎng)中的磁特性、反磁化過(guò)程及磁后效、磁減落等。

  隨著信息時(shí)代的到來(lái),磁記錄材料不斷發(fā)展,國(guó)外學(xué)者有關(guān)磁記錄的專著不斷問(wèn)世,而國(guó)內(nèi)只在一些專著中設(shè)一章論述磁記錄內(nèi)容。戴禮智于1980年編寫(xiě)并出版了《磁記錄基礎(chǔ)知識(shí)》。該書(shū)扼要地介紹了磁錄音、磁錄像和磁錄數(shù)的基本原理及記錄過(guò)程;介紹了有關(guān)磁帶和磁頭的作用原理及所用材料、發(fā)展近況。該書(shū)的出版,體現(xiàn)出作者對(duì)信息時(shí)代到來(lái)的敏感。

  從30年代中期到80年代,戴禮智在金屬磁性材料研究領(lǐng)域中,無(wú)論從他開(kāi)發(fā)的研究成果,還是從他撰寫(xiě)的書(shū)籍來(lái)看,均體現(xiàn)出他的開(kāi)拓性特點(diǎn)。

  不斷研究和開(kāi)發(fā)新型金屬磁性材料

  戴禮智于1948~1949年再次到美國(guó)從事磁學(xué)及磁性材料的基礎(chǔ)研究工作。他曾利用x射線分析方法,研究了軟磁Ni-Fe、Co-Fe合金經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)熱處理后,其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的規(guī)律。1957年在鋼鐵工業(yè)試驗(yàn)研究所與何忠治等開(kāi)展了3%Si-Fe冷軋取向硅鋼的研究,制成了取向度達(dá)70%的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2.5=1.70~1.75特的低牌號(hào)冷軋取向硅鋼。

  鑒于工業(yè)純鐵是硅鋼片、坡莫合金和多種磁性金屬材料的重要原料,戴禮智與合作者于1957~1958年開(kāi)始研究工業(yè)純鐵的織構(gòu),并取得了成果。

  由于鎳鐵(Ni-Fe)軟磁材料是精密儀表、電子計(jì)算機(jī)和國(guó)防尖端武器的關(guān)鍵材料,戴與合作者在1958~1959年研究了Ni-Fe合金。經(jīng)軋制與熱處理后的晶粒取向以及工藝因素、織構(gòu)因素對(duì)Ni-Fe合金的磁性回線矩形度的影響,進(jìn)而成功地探明了Fe-Si合金(即硅鋼片)的立方織構(gòu)的形成機(jī)制,提出了規(guī)律性的結(jié)論,引起國(guó)內(nèi)磁學(xué)界的重視。

 ?。担澳甏衅谝院?,國(guó)內(nèi)磁學(xué)界出現(xiàn)“鐵氧體”熱。戴禮智在全國(guó)有關(guān)磁學(xué)大會(huì)上所作的題為“鐵磁合金的磁場(chǎng)熱處理和感生各向異性問(wèn)題”的報(bào)告,使從事鐵氧體研究的人員,對(duì)金屬磁性材料和磁場(chǎng)熱處理產(chǎn)生興趣。

 ?。罚澳甏?,國(guó)內(nèi)興起磁記錄的應(yīng)用和研究。戴禮智倡導(dǎo)從事磁記錄和金屬材料的開(kāi)發(fā)。自1972年起,他與侯德惠、王俊健等開(kāi)發(fā)研究含Nb、Al等元素的“硬”坡莫合金;對(duì)于Fe-Ni-Nb、Fe-Ni-Nb-A1等合金的硬度、磁性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系作了深入研究,使得上述兩合金具有良好的磁學(xué)性能和力學(xué)性能。在他親自參與和指導(dǎo)下,首次研究成功Ni-Fe-Nb;Ni-Fe-Nb.Al(1J88A)和Ni-Fe-Nb-Mo-A1(1J88MA)等3個(gè)牌號(hào)材料,被納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),并迅速投入生產(chǎn),受到使用部門(mén)的好評(píng)。戴禮智于1977年在西安舉行的精密合金交流會(huì)上,作了關(guān)于硬坡莫合金新材料發(fā)展的學(xué)術(shù)報(bào)告,引起與會(huì)者的興趣。與此同時(shí),在他的指導(dǎo)下,對(duì)硬坡莫合金材料的機(jī)理進(jìn)行了較深入的探討,有關(guān)學(xué)術(shù)論文發(fā)表在《J.Magn.Magn.Mater.》(《磁學(xué)磁性材料雜志》)和《IEEE Trans,on Magnetics》(《美國(guó)電工電子雜志》上。

  70年代末,他針對(duì)稀土金屬在磁性上具有的高磁矩、高磁晶各向異性、高磁致伸縮和高磁光效應(yīng)的特點(diǎn),開(kāi)展了稀土高磁致伸縮材料和高性能永磁材料的研究。戴禮智等首先研究了Tb0.4Fe(0.6)稀土化合物的結(jié)構(gòu)和磁性之間關(guān)系,接著又研究了加M0和V的Sm-Fe合金和Sm-Er-Fe合金中Laves相金屬化合物的磁致伸縮性與結(jié)構(gòu)之間關(guān)系以及在磁致伸縮上引起的晶格畸變。另外,也研究了不含稀土的非晶態(tài)Co-Nb-B和Fe-Nb-B-Si快淬合金的磁致伸縮與其相關(guān)性能的關(guān)系,其中,他所倡導(dǎo)研究的Tb(0.4)Fe(0.6)稀土化合物是時(shí)隔20年后的90年代金屬磁性材料開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一。

  在探索新的稀土永磁材料方面,戴禮智等研究了加Co或Mn對(duì)Nd5Fe15B16。5的磁性影響,為第三代稀土永磁材料即釹鐵硼系列的發(fā)展和深入研究,提供了應(yīng)用基礎(chǔ)理論依據(jù)。

  從上述戴禮智的多年科研活動(dòng)中,可以看到他為發(fā)展我國(guó)金屬磁性材料事業(yè)數(shù)十年鍥而不舍的奮斗精神。同時(shí),他的研究始終與金屬磁性材料的發(fā)展相聯(lián)系。他立足于本國(guó)資源又熟悉國(guó)外發(fā)展動(dòng)向,使得一些學(xué)者包括他本人在內(nèi)的研究具有適用性和先進(jìn)性這兩大特點(diǎn)。

  從事磁學(xué)歷史的研究

  戴禮智對(duì)我國(guó)古代磁學(xué)成就,特別是作為指南針故鄉(xiāng)的中國(guó)古代磁學(xué)進(jìn)行了專門(mén)的研究。他曾將咸陽(yáng)(秦國(guó)國(guó)都)附近的天然河沙帶回北京,對(duì)其磁性進(jìn)行測(cè)量與研究,并寫(xiě)有《磁門(mén)之謎》的論文。他將該論文寄給英國(guó)著名的中國(guó)科技史專家李約瑟博士,李約瑟博士又將戴禮智的論文推薦至英國(guó)《Nature》(《自然》)雜志上發(fā)表,為研究我國(guó)古代磁學(xué)提供了一份有價(jià)值的文獻(xiàn)。

  鋼鐵研究總院精密合金研究室趙連德等人見(jiàn)到戴禮智編著的《金屬磁性材料》一書(shū)的首頁(yè)上,載有漢代司南圖片后,就此進(jìn)行了仿古工藝品的試制。戴禮智熱情地支持他們的試制工作,并將漢代司南仿古工藝品的說(shuō)明書(shū)譯成英文,還撰文對(duì)趙連德等人的成果加以介紹,同時(shí)也將漢代司南仿古工藝品贈(zèng)予李約瑟博士,使此項(xiàng)成果推向國(guó)外。

  尊師重教,培養(yǎng)人才

  尊師重教是戴禮智的一貫主張。他在抗戰(zhàn)后方重慶,在艱苦工作的同時(shí),還在重慶大學(xué)任教,講授《物理學(xué)》與《金相學(xué)》。1950年至1953年,先后在杭州的之江大學(xué)與浙江大學(xué)講授《金相學(xué)》。為按時(shí)給學(xué)生授課,他奔波在滬杭線上。當(dāng)年在之江大學(xué)主持教務(wù)工作的仇儉校長(zhǎng)對(duì)教員要求極嚴(yán),凡缺的課必須補(bǔ)上。戴禮智極為佩服校長(zhǎng)的嚴(yán)格作風(fēng),因而凡是因故缺的課,他都設(shè)法補(bǔ)上,甚至用春節(jié)等假日為學(xué)生補(bǔ)課。1953年后,他調(diào)到北京工作,也曾在北京鋼鐵學(xué)院講授《鐵磁學(xué)》。1978年我國(guó)恢復(fù)培養(yǎng)研究生制度后,戴禮智是第一批碩士生與第一批博士生導(dǎo)師。近十年間,他先后培養(yǎng)了二名碩士生和三名博士生。例如,他與洛陽(yáng)工學(xué)院曹興國(guó)教授共同指導(dǎo)的一名博士生,進(jìn)行非晶合金材料研究,取得了較優(yōu)秀的成果。至今,他雖年事已高,但每天仍堅(jiān)持上班,指導(dǎo)研究生進(jìn)行科學(xué)研究活動(dòng)。為了培養(yǎng)研究生,他要親自去籌集或申請(qǐng)培養(yǎng)經(jīng)費(fèi)。為了節(jié)約費(fèi)用,他將參加國(guó)際或國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議時(shí)為其安排的單獨(dú)套房一律退掉,改為與別人合住。

  在長(zhǎng)達(dá)60年的工作中,戴禮智直接、間接地培養(yǎng)了眾多的冶金人才,特別是金屬磁性材料的開(kāi)發(fā)與研究人才。

  戴禮智重視師生之情,不僅愛(ài)他的學(xué)生,對(duì)自己師長(zhǎng)的敬重更是有目共睹的。他有一句口頭禪:“沒(méi)有師友,不能成長(zhǎng)?!彼救爽F(xiàn)已進(jìn)入耄耋之年,但還常去看望曾教過(guò)他分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的金允文老先生。1978年我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放政策后,戴禮智滿懷深情地去信問(wèn)侯導(dǎo)師貝茨教授,當(dāng)?shù)弥惔慕淌谝呀?jīng)作古,他悲痛不已。貝茨教授的繼任――那斯(F.NaSh)教授與戴主動(dòng)聯(lián)系,互通鴻雁。為了紀(jì)念和緬懷自己的師長(zhǎng),戴禮智曾于1985年撰文《探索〈鐵磁學(xué)研究)的門(mén)徑》,回憶了各位師長(zhǎng)對(duì)他的培養(yǎng)與循循善誘。

  自青少年時(shí)他下決心學(xué)習(xí)理工學(xué)科,為祖國(guó)服務(wù)起,至今已逾60載。他的“研制磁鋼,制造電器”的夢(mèng)想已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。幾十年來(lái),他不論在國(guó)外學(xué)習(xí)、研究,還是在國(guó)內(nèi)工作,開(kāi)發(fā)與研究金屬磁性材料成為他生活的主要內(nèi)容。他對(duì)事業(yè)執(zhí)著追求,對(duì)名利極為淡薄,他的生活極為簡(jiǎn)樸,這些都體現(xiàn)了一個(gè)科學(xué)家的高尚情懷。

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