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中国人造钻石58载“微观”:从初临华夏,到河南钻石统治地球

来源:新材料在线|

发表时间:2022-08-05

点击:69759

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新材料在线®

《大国之材》原创文章

转载请联系微信:EILIG2014

图片:受访人提供、图虫创意


据统计,2020年中国人造金刚石突破200亿克拉,占全球95%以上。其中,宝石级人造金刚石(即人造钻石)全球年产量约为600万克拉,中国独占一半,其中八成属于“河南造”。


在人造钻石的产业集群带动下,中国已成为世界工业级人造金刚石生产基地。


让人意想不到的是,如今“统治地球”的河南钻石,居然与一位此前对钻石制造一无所知的化学专业工程技术人员渊源颇深。


孟夏之日万物并秀


《大国之材》团队北上中原,领略一路繁花后,终于在郑州磨料磨具磨削研究所(以下简称“郑州三磨所”)见到了我国人造金刚石行业的奠基者之一——王光祖。


让人意外的,不仅是这位奠基者半个世纪前结缘金刚石的机缘,更有这位在科研领域钻研了一辈子的耄耋老人令人难忘的幽默与浪漫。


“因为爱,满腔热情地为她,奉献了半个多世纪宝贵年华。”“因为爱的力量,孜孜不倦,耕耘不辍,太爱我的超硬材料事业!”在交流过程中,王光祖多次不经意间流露出自己对人造金刚石的热爱。


而在王光祖家中及发表文章中,出自其手的《钻石赞》《金刚石量子技术赞》也难掩王光祖对人造金刚石的深厚情感。


当谈及中国第一颗人造金刚石诞生的故事时,这位老人更是开心得像个孩子,开口却又浪漫得像个诗人。


01

“一万年太久 只争朝夕”


58年前的一个冬夜,北京寒风凌冽。位于北京城区的通用机械研究所灯火通明。此刻,王光祖和他的同事们正拿着一颗晶莹剔透的黄绿色晶石,在实验室的玻璃上划试。


这是一项保密级别为“绝密”的科研项目,代号“121”。北京的研究所提供生产设备和试验场地,郑州三磨所负责攻克金刚石工艺。


后来,这颗闪闪发亮的黄绿色神秘晶体成了中国历史上第一颗人造金刚石。


众所周知,金刚石应用广泛,是精密机械、石油开采、冶金、地质勘探和电子工业等行业不可或缺的关键材料宝石级别的人造金刚石也可以叫人造钻石、培育钻石。


人造金刚石是上个世纪五十年代发展起来的一项高新技术,当时只有美国、瑞典、英国等少数几个工业比较发达国家掌握,并对我国进行技术封锁。此外,随着中苏关系恶化等国际局势的风云变化,我国金刚石进口来源几近断绝,严重地威胁着百废待兴的中国工业的发展。


中国天然金刚石资源并不丰富,发展人造金刚石势在必行。


据王光祖回忆,20世纪60年代初,在争夺人造金刚石战略资源的同一战场,我国有两个“军团”,即科学院系统与工业系统两路大军。一个为科学发展而战,另一个是为工业急需而战。


1960年10月,国家下达了“121”(即人造金刚石研制任务)开战的进军令。“这是一场科学技术工业落后的中国与西方工业发达国家之间的高科技较量。”王光祖对该绝密项目的意义有着清晰的认知。“作为工业系统部队,为解决工业急需,我们的战斗是十万分火急的,研发进程越短越好,一万年太久,我们要只争朝夕。


正是在这种争分夺秒的战斗中,王光祖与团队历经一千多个昼夜的奋战,终于在1963年12月6日,迎来了人造金刚石降临华夏大地的信号。


“这天晚上,在一组方案编号为第32次试验中,我们发现合成棒中有闪闪发亮的晶体神秘出现了,用这种晶体刻划玻璃时,听到到清脆的吱吱声,这声音是人造金刚石降临华夏大地的一种信号。


从一无所知到勇担重任,从一群门外汉到编写《人造金刚石合成工艺基础》、设计实施方案,王光祖与团队终于成功敲开了金刚石合成技术的大门,开创了中国人工合成金刚石的新纪元,并于1978年荣获全国科学大会奖。


02

“热爱这个永不衰退的行业”


“人造金刚石诞生了,它诞生的不是一个产品,而是一个富有生命力、具有伟大前景的行业,是一个工业部门。它是高压物理发展取得的最辉煌成就。”


顶着三年自然灾害的压力,耗时三年,中国终于破解出人造金刚石的秘诀,这本是我国工业界可喜可贺的一件事。但当我国成功合成金刚石的消息传出后,西方工业发达国家难以置信地表示,“科技和工业落后的中国也能把金刚石搞出来?”


为使人造金刚石的实验室成果尽快转化为生产力,解决工业急需,王光祖与所在的郑州三磨所团队又赶紧奔赴下一场战斗中。


或许是年少时历经过战火纷飞,对战场战争的记忆尤为深刻,老人家回忆起自己的科研攻关史就像在讲述一部谍战剧。


王光祖的话来说,中国第一颗人造金刚石的诞生是他们的“121战役”,而接下来的成果转化难关则是他们的“中试战役”。


1964年4月,根据指令,三磨所战斗队立马从北京移师济南,与济南铸造锻压机械研究所的战友们并肩协同,向“中试战役”中的铰链式六面顶压机的设计、制造与试运行等技术“堡垒”发起“强” 攻。


据王光祖回忆,在铰链式六面顶压机设计制造上有一放炮顶级技术难题。一次中午,他与邵德厚、李进保、余征民等人,在从实验现场去食堂的途中,李进保突发设计灵感,4人顾不上去用餐,不约而同地蹲在通往食堂的土路旁,几位年轻人捡起小石头在泥巴地上以指代笔,直接画开脑子里的设计图。


经历近两年的艰苦奋斗,1965年8月,在郑州三磨所与济南铸锻所的通力合作下,我国第一台六面顶压机终于制造安装完成。王光祖欣慰地表示,“中试战役”的胜利是中国超硬材料工业化的奠基之举。


六面顶压机的诞生,意味着我国超硬材料行业发展的新局面即将打开。


接下来,王光祖及其团队继续朝着试制6x25MN铰链式六面顶压机这一战略新高地迈步,并尽毕生之力来积极推动粗颗粒、高强度金刚石工业化发展。


值得一提的是,如今在石油天然气钻探用PDC和金刚石拉丝模超硬材料行业务细分领域的佼佼者——郑州新亚,中国复合超硬材料行业首家上市公司——四方达,以及专业从事金刚石复合片的深圳海明润等聚晶超硬材料明星企业,均根系于王光祖当时所在的郑州三磨所第六研究所室。这也是王光祖最为欣慰自豪之处。


“我热爱超硬行业,热爱这个永不退步的行业。”时至今日,年事已高的王光祖仍然时刻关注着我国人造金刚石、超硬材料行业的发展动态及存在问题。


“金刚石行业是个永不退步的行业,随着科学的发展,这个行业会越来越重要,这是由金刚石本身的特点决定的。”王光祖对人造金刚石的未来充满想象,但也对我国超硬行业现存问题研究颇多。

“虽然目前中国是世界上三大培育金刚石主产国之一,但中国企业制备金刚石采用的主流技术是HPHT,而更加适用于高质量、大尺寸金刚石制备的MPCVD技术使用比率较低,这个局面期待尽快改变。”


03

材料界的“诗人”


访谈过半,老人家层出不穷的小故事以及诗人般的感慨,让人完全忘了数十年如一日的科研生活原本严肃枯燥的样子,只有在提及中国超硬行业现存问题时,老人家才脸色颇带凝重,但话锋一转,他又笑呵呵地说道,“这是你们年轻人的时代,超硬行业需要更多年轻人的加入。”


《大国之材》团队临走前,王光祖特意提醒道,你们年轻人应该去中南钻石股份有限公司、河南黄河旋风有限公司和郑州华晶金刚石股份有限公司走一走、看一看,它们是嵌镶在中原大地上各具特色的三颗闪闪发光的金刚石材料巨星,说这是世界上绝无仅有的且最美的金刚石风景线一点也不为过。


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中南钻石三个足球场大的金刚石生产现场


从《钻石赞》到出口成章的诗文体,不难看出这位饱经风霜的老人仍然是个对生活、对事业充满热烈情感的浪漫诗人。这份浪漫或许来自他对自己一生事业有成的肯定,或许来自他天生的乐观心态,或许也离不开他夫人的关怀与支持。


在王光祖编著的《心系钻石 相伴前行——王光祖的超硬人生》一书中,他在自己的事业及夫人部分都花了不少笔墨。


事业上,王光祖对自己的人生是感到骄傲的。他写道:半个世纪在人类的历史长河中只是一瞬间,可是在人的一生中则是漫长的。光阴似箭,日月如梭,不知不觉与她形影紧相随走过了五十多个不平凡春秋,并将继续相随......”“自豪地讲,我应是个屈指可数的真诚热忱、坚贞不渝、永不言弃的奉献者和追随者中的佼佼者。”


生活中,他对家人是充满感激的。在《大国之材》实地拜访前,王光祖曾多次在线上沟通时深情地赞美自己的夫人康季常,感谢夫人对其事业的支持,并将之称为“我超硬材料事业有成的中流砥柱”。


2020年9月28日,国资委在京举办中央企业工业文化遗产(机械制造行业)名录发布仪式。这些凝聚了中国机械制造行业人艰苦奋斗、产业报国的崇高追求和使命担当的杰出代表,满目沧桑地躺在画册中,仿佛在无声地讲述那段艰苦岁月里,中国人民热火朝天的奋斗事迹。


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15个机械制造行业的中央企业工业文化遗产


中国第一台人造金刚石六面顶圧机被选入这一名录时,王光祖老人及其昔日的战友们无不欣慰感慨。


夏末秋初,暑气未凉。滂沱大雨盖住万物生长的动响,坐在一间矮屋听白发苍苍的老者动情讲述做超硬材料的浪漫一生,好像也是一个浪漫的故事。


【个人简介】


王光祖,1933年10月30日出生于江西省鄱阳市,中学教师家庭,小时候就读私塾,1946年9月入士行中学读初中,1949年9月升入鄱阳中学读高中,1952年9月考入武汉大学化学系,1956年9月毕业。毕业后分配到北京机械工业部工具科学研究院工作。1957年12月至1959年10月赴苏联学习刚玉冶炼及其相关技术。1960年到第一机械工业部郑州磨料磨具磨削研究所工作。自此结缘钻石,至今五十多个春秋。享受国务院特殊津贴。


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