千里之堤,潰于蟻穴。腐蝕看起來是一種悄悄地、無聲無息的威脅,卻常常會造成令人措手不及的惡性事故,裝備的停車停產、環境污染、火災、爆炸等重大事故都可能由腐蝕直接或者間接引起;腐蝕遍及國民經濟和國防建設的各個部門,破壞力極強,損失大于各類自然災害的總和。因此,研究材料在服役環境下的行為以及各種因素的影響并及時進行防護尤為重要。北京化工大學左禹教授數十年來一直研究材料損傷、失效的作用規律和演化過程及發展,力圖延緩、控制材料環境損傷和失效,為減少因材料腐蝕造成的危害而貢獻了自己畢生的青春和智慧!
左禹教授既是北京化工大學教授,同時兼任中國腐蝕與防護學會榮譽理事長,他在材料腐蝕研究方面有較高的造詣,獲得過國家科技進步二等獎1項和省部級獎多項。左教授的一生是立志科教報國的寫照。
少年壯志 與材料腐蝕研究結緣
流金鑠石渾不怕,少年壯志當擎云。今天的科研成就離不開昨天的知識積累和曾經的遠大志向。
左禹系左宗棠第五代孫,左宗棠第四代孫左景伊之長子。因受父輩影響,他自幼就酷愛讀書,立志報國。
青少年時期正趕上中國政治最黑暗的文化大革命時期,1966年初一剛上了一半就遇上了文革,1968年下鄉插隊,后來抽調到陶瓷廠當裝窯工,再后來到化工廠當了操作工。在農村和工廠的艱苦勞動鍛煉了他堅韌不拔的意志,為以后的科研道路打下了堅實的基礎。
在化工廠的幾年里,左禹因為工作勤奮,技術熟練,年年都被評為廠里或公司的先進生產者,并擔任了生產班長。更可貴的是,他利用業余時間自學了初高中的全部功課,甚至還涉足了微積分這樣的大學課程,并努力學習技術知識,還在車間里開展系列技術講座,受到車間領導和工人們的高度評價。
1977年恢復高考,已經25歲的左禹在離開學校近十年后走進了考場,并取得了足以入學一流大學的優異成績。然而可能是由于年齡偏大或者“家庭出身”的原因,他最終被甘肅工業大學錄取。左禹開始了他大學的學習之旅,在大學里,由于勤奮刻苦再加上天資聰慧,畢業時,他又以高分考入北京鋼鐵學院讀研究生,在朱日璋教授的指導下開始了在材料腐蝕研究領域的新征程。1988年,他又以136分的高分通過了國家英語水平考試,在化工部系統考試人員中名列第一,獲得了出國學習的機會,赴美國麻省理工學院訪問研究,進一步開拓了視野。
左禹教授深切感慨道,能與材料的腐蝕研究結緣并且有一定的進步,要特別感謝他的恩師朱日璋教授的培養和扶持!令他特別感激的是,碩士在讀期間,朱教授盡力為他的研究創造條件,另一位導師--朱教授的夫人郭曼玖教授對他的試驗工作也給了很多直接指導,還給他機會走訪了北京、洛陽、南京、上海等地的多家企業和研究所,拜訪了許多著名的腐蝕科學家,大大增長了見識。同樣,朱教授也是經常幫助、扶持他們青年科技人員的。記得有一次,他承擔的一個項目鑒定,某廠的一臺設備存在腐蝕的隱患,研究結果表明通過一定條件的控制該設備可以安全服役,但鑒定會上一些專家仍然存在疑慮,朱教授根據他們的實驗結果,提出“加強監測,繼續使用”的建議,得到大家認可。該設備后來安全使用了多年,項目也得到了石化總公司的獎勵。第一次在全國性會議上作大會報告,朱教授也給予了他很多的鼓勵,也因此有了明顯的收獲。同時,他參加中國腐蝕與防護學會的活動也歸因于朱教授的引領。
科教報國 兢兢業業結碩果
寶劍鋒從磨礪出,梅花香自苦寒來。數十年來,左禹教授一直堅守在教學科研的第一線,他兢兢業業,克己奉公、盡職盡責,為祖國、為人民奉獻著光和熱。作為一名教師,他深受學生愛戴,三尺講臺,揮灑的不僅是汗水,更多的是真情;作為一名科研工作者,他緊盯國家重大需求搞科研,為國奉獻矢志不渝,屢獲嘉獎,但從不居功自傲,始終謙虛謹慎、平易近人。
百年大計為教育
據了解,1996至2007年,左禹擔任北京化工大學副校長,分管科研工作,并先后分管研究生、學科建設、科技產業等工作。他清楚地認識到,優質的課程教學是高等學校的立校之本,而高水平的學術研究是強校之路;另一方面,工程院校的發展之源在于與產業密切結合。在校黨委和行政領導下,他積極組織教師爭取國家重大項目和企業項目,努力推進國家、省部級重點實驗室等研究基地和平臺的建設,采取各種措施鼓勵教師從事基礎類研究、積極申請國家自然科學基金項目,在國際期刊上發表高水平論文。同時,他也抓住機遇,積極推動學校的國防科研工作。數年來,學校的科研規模顯著發展,學術水平明顯提高,在國內、國際的影響力也顯著增強,左禹教授在其中做出了重要的貢獻。
左禹盡管多年擔任校、系領導并承擔大量科研任務,幾十年來始終站在教學第一線,他先后為本科生、研究生主講過12門不同課程,指導了110多名碩士、博士研究生及博士后。他堅持親力親為、互動式的教學方式,他對于研究生并不簡單地注重其最終的研究結果,而是對所有研究生從選題、實驗到撰寫論文的各個環節都給予具體、深入的指導,特別注意要求學生通過多方面訓練,自覺地形成嚴謹、認真、求實、敢于創新的研究思路,掌握更多的研究方法和技能,從而為他們未來的發展奠定更堅實的基礎。研究生撰寫的論文,他通常都要修改五、六稿甚至更多遍,個別論文甚至修改到十幾稿,使學生在過程中收獲頗多。指導的研究生大部分成為所在單位的技術或管理骨干,有些還成長為單位的學術或技術帶頭人。
國計民生需防腐
據統計,石化工業中大約占60%的設備失效事件與腐蝕有關;油、氣田的管道腐蝕泄露、橋梁的鋼筋腐蝕、地下水管的腐蝕等,每年都造成極大的直接、間接損失;對于軍事裝備,腐蝕也是很大的威脅,裝備的腐蝕控制是保證戰斗力所需要解決的重要問題。
左禹教授針對材料腐蝕防護領域的重大需求,在硫化氫環境中的不銹鋼應力腐蝕、非晶態合金的氫脆、亞穩態小孔腐蝕、鋁合金陽極氧化等方面開展了一系列卓有成效的研究,近年間又獲得多項有創新性的研究進展。
(一)亞穩態孔蝕機理及材料服役壽命早期監、檢測技術研究
材料服役性能的早期預測可以避免因腐蝕所造成事故的發生,左禹教授致力于研究腐蝕早期電化學波動信號的特征與材料表面缺陷的關系及小孔萌生和發展過程的機制,力圖建立電流波動信號的統計規律及其與孔蝕發生傾向和發展速度之間的關系,進而發展根據電化學信號來預測孔蝕傾向及孔蝕速度的方法與技術。在這一方向承擔了多項國家自然科學基金項目,并在該領域重要國際刊物上發表系列論文數十篇,觀察到電流噪聲信號與小孔腐蝕萌生、發展與消亡過程的聯系,首次闡述了亞穩態小孔腐蝕電位的物理意義,觀察到亞穩態孔蝕電位和穩定孔蝕電位之間的線性關系,解釋了二者的本質聯系:兩個特征電位分別對應于不同體積的小孔,亞穩態孔蝕電位與實際測量的電流精度有關,而穩定孔蝕電位對應于由亞穩態小孔向穩定小孔轉變的臨界小孔體積。2010年左禹教授應邀分別在莫斯科舉辦的歐洲腐蝕大會和在河內舉辦的國際腐蝕工程大會上發表了大會邀請報告,闡述了“小孔腐蝕早期的電流波動”和“涂層性能的快速電化學評價方法”等問題及研究進展,他也是第一位在歐洲腐蝕大會上作主題報告的中國學者。
(二)不銹鋼表面大面積電化學沉積制備鈀合金薄膜技術
不銹鋼在高溫稀硫酸等強腐蝕環境中腐蝕速度非??欤笥斫淌趲ьI課題組在國內外首次研發了在不銹鋼表面通過電刷鍍大面積制備鈀、鈀-銅和鉻-鈀合金薄膜技術,可有效促進不銹鋼鈍化,從而在非氧化性腐蝕介質中耐蝕性大幅提高。同時針對在用的不銹鋼設備,研發了表面處理、鍍液循環回收和大面積快速刷鍍鈀的成套工藝。這項技術方法新穎,實用性強,可以解決強還原腐蝕環境中大型不銹鋼設備現場維修、延長服役壽命的問題,該項目順利完成了科技部十二五支撐計劃課題,獲得多項專利技術,在數家大型化工企業實現工程應用,效果良好、解決了企業的難題,正在進一步推廣。
(三)涂層服役性能現場快速檢測與評價技術
金屬裝備與結構例如船舶、塔架、橋梁等表面都有涂層保護,及時檢測結構表面防腐蝕涂層的服役性能是保證裝備正常運行的重要手段,但過去缺少在工程現場檢測涂層性能的方法,實驗室通常使用的涂層阻抗測試儀器設備昂貴,檢測時間長,解析復雜,很難應用到現場進行快速檢測與評價。左禹帶領課題組在國內外首次提出利用10Hz頻率下的相位角代替低頻阻抗值、從而快速獲得涂層服役性能參數的方法。在此基礎上研究開發了涂層服役性能快速檢測與評價系統,建立了相關的模型,利用這項技術可以對各種金屬表面的涂層性能和涂層壽命進行現場快速評價和預測,具有廣泛的應用前景。該技術作為“大跨度鋼結構防火防腐關鍵技術及應用”成果的一部分,于2014年獲得國家科技進步二等獎。在船舶、鋼結構橋梁領域實現了重要的應用,獲得軍隊科技進步獎2項,成果推廣到多家企業。
(四)鎂合金高耐蝕性涂層研究
鎂合金的腐蝕控制是當今材料腐蝕與防護領域的研究熱點與難點之一,左禹教授在國內外首次研究開發了對鎂合金具有陰極保護作用的富鎂涂層,在涂層中加入純鎂粉對鎂合金基材起到一定的陰極保護作用,研究了控制陽極顆?;钚浴⒃鰪娔臀g性的涂層添加劑,通過硅烷處理進一步提高涂層與鎂合金的結合力,開發出對AZ91D鎂合金具有優良屏蔽作用、陰極保護作用和高結合力的新型耐蝕涂層,保護性能顯著提高,耐鹽霧試驗超過2200小時。同時進一步開發了針對鋁合金保護的新型富鎂-鋁耐蝕涂層,在鋁合金表面耐鹽霧試驗超過4000 小時。上述成果正在積極推廣應用。
建言獻策 促進腐蝕學科發展
鑒于材料腐蝕在國民經濟中的重大影響,左禹教授呼吁我們應該更加重視腐蝕學科的發展,并提出以下幾點建議:
(一)重視腐蝕學科的學科建設
材料的的腐蝕及其控制在國民經濟發展和國防建設中起著非常重要的作用,但當前的科研總體上傾向于一些熱點學科的發展,不少腐蝕科研人員轉向化學電源、生物材料、納米材料等熱門方向,這種趨勢不利于腐蝕等與國民經濟密切相關的傳統學科的研究與發展。我們呼吁相關管理部門加強對傳統學科的支持,采取有力政策扶持和引導青年科研人員開展腐蝕與防護的研究。腐蝕學科屬于材料科學與電化學的交叉學科,需要物理學、化學、數學、力學等基礎學科的支持,并涉及電子學、微生物學、計算機科學等學科專業,而其應用遍及幾乎所有工程領域。對這樣的交叉學科應當從政策上重點支持。實際上,隨著科技的快速發展,傳統材料與先進材料之間的界限越來越模糊,材料的腐蝕與防護既涉及所謂的傳統材料,也包括各種先進材料,在腐蝕與防護學科的基礎科學和技術創新上一旦取得突破,不但對于國民經濟和國防建設會產生巨大的效益,也會進一步有力地推進新材料的發展。
(二)加強腐蝕科學基礎研究
當前材料腐蝕領域面臨的許多重大技術問題有賴一些基本科學問題的解決,應當開拓更多的支持應用基礎類科學研究的渠道,在政策上鼓勵一批科學家摒棄急功近利的思想,站在國際前沿,重視具有前瞻性的腐蝕基本過程和機理的研究。腐蝕過程本質上與電化學過程密切相關,如果能夠尖端技術有效地建立宏觀意義的電化學測試技術與腐蝕過程的原子尺度反應之間的聯系,有望在腐蝕研究上取得突破性進展。
(三)大力加強腐蝕工程教育
據估計,材料腐蝕問題中大約有三分之一屬于設計、選材不當,或利用現有的知識技術可以得到有效控制。應鼓勵高校開設特色本科及研究生方向,培養專門人才,同時在工科專業中廣泛開設材料環境失效與延壽方面的課程,鼓勵高校面向企業開設講座、培訓課程及工程碩士班,這樣將有利于從規劃、設計、制造、生產、維修、管理等各個環節加強腐蝕管理,控制腐蝕損失。
(四)大力加強對防腐蝕新材料、新技術研究的支持
腐蝕與防護學科直接與工程應用密切相關,在提倡自主創新的大時期,應特別強調具有自主知識產權,創新性強的防腐蝕新技術和新材料的研究開發;鼓勵和扶持一批具有研發能力、專業化、專門從事新技術研發和推廣的公司,有效推廣腐蝕控制新技術。
后記
為天地立心,為生民立命,為往圣繼絕學,為萬世開太平 <https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%BA%E4%B8%87%E4%B8%96%E5%BC%80%E5%A4%AA%E5%B9%B3/8219524>。作為踐行中國夢、實現中國夢的重要力量,科教興國是一個從事教育事業者的使命。作為千千萬萬優秀的教育事業者之一,左禹教授用行動踐行了初心與使命,用成績見證了決心。我們作為新一代有理想、有抱負的科研學者,更應該擔負起歷史賦予的光榮使命,勇立時代的潮頭,為祖國的科技崛起而奮發圖強!
人物簡介
左禹,北京科技大學博士,1984年以來在北京化工大學從事材料環境失效機理及材料表面保護技術等方面的研究,其中1989-1991年在美國麻省理工學院作訪問研究。1995年起任北京化工大學材料科學與工程學院教授,1997年任博士生導師。主持或參加了國家自然科學基金、973、支撐計劃、國防配套等各類科研項目50余項;在國內外正式出版的學術刊物上發表論文400余篇, 被SCI或EI收錄180余篇,其中作為第一作者或唯一通信作者的SCI論文約120篇,主編或參編專著、手冊8部,獲國家科技進步二等獎1項、部級科技進步獎7項、獲授權發明專利14項;1993年獲政府特貼,1997年被評為跨世紀百萬人才工程國家級人選,2003年獲中組部、科技部、教育部等六部聯合頒發的“留學回國人員成就獎”,2014年獲中國科協“全國優秀科技工作者”表彰,同年還獲得中國腐蝕與防護學會腐蝕電化學及測試方法專業委員會頒發的“杰出成就獎”。1996-2007年擔任北京化工大學副校長,分管科研、研究生、學科建設、外事、科技產業等方面工作,曾擔任校學位委員會主席及校學術委員會主任。先后任中國腐蝕與防護學會副理事長、監事長、榮譽理事長、中國工業防腐蝕協會副會長、國際腐蝕理事會理事、國家自然科學基金委工材部專家評審組專家、教育部第五、六屆科技委委員暨科技委材料學部委員、華中科技大學及蘭州理工大學兼職教授、金屬腐蝕與防護國家重點實驗室學術委員會委員兼客座研究員、中國科學院核用材料與安全評價重點實驗室學術委員會副主任、“中國腐蝕與防護學報”、“腐蝕科學與防護技術”、“表面技術”、“Surface and Coatings Technology”等期刊編委等學術職務。
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