涂铭旌

金属材料与热处理专家，四川大学教授。1928年11月生，重庆人。1951年毕业于同济大学机械系，1955年北京钢铁学院研究生毕业后先后在同济大学、上海交通大学、西安交通大学、四川大学任教。长期从事材料强度与断裂及失效分析的研究，尤其是在“发挥金属材料强度”“耐寒高强钢的低温脆断规律、机理、判据及安全”以及“重大机械失效分析”等方面的研究中成绩卓著，其成果已在机械工程领域中广泛应用。近二十多年主要转向功能材料及纳米材料的研究与应用工作，包括稀土钕铁硼永磁材料、稀土室温磁致冷材料及磁制冷样机，无钕贮氢合金及镍氢动力电池等，也取得了多项重大研究成果。1995年当选为中国工程院院士。

“桃李芬芳不争春，老骥伏枥情为根。科教报国一生许，大爱无疆满寰尘”。这是涂铭旌先生从教六十年之际，与夫人共同书写下的人生感言，也是他“材料人生”路上的终极追求。作为我国金属材料与热处理方面的著名专家，涂铭旌坚持践行“科教报国、科技兴乡”的使命，将科研与祖国发展、社会需要紧密地联系起来，为中国的材料科学与工程的发展作出了不可磨灭的突出贡献。回溯其六十余载科教岁月，从传统的结构材料到新型的功能材料，他从未脱离材料科学工程的轨迹，始终与“材料”同行。

贫寒少年志当“大先生”

1928年11月15日，涂铭旌出生于四川省巴县圆明乡（现属重庆市九龙坡区西彭镇）。当时的中国内忧外患、民生凋敝，涂家也是清贫度日，但母亲杨玉冰依然省吃俭用供涂铭旌读完了小学和初中，这位学识不高但善良明理的母亲常常鼓励儿子说：“你们几弟兄，我看得出来，你读书最有天分，读得出来。”在母亲的殷切期望和家人的倾力支持下，涂铭旌勤学奋进、苦读不辍，16岁时以优异的成绩考入因抗战内迁至宜宾李庄的同济大学附属中学。

读书之初，涂铭旌只盼望做一名受乡亲尊重的小学“教书先生”。但在高小和初中的几年间，他亲身经历了“重庆大轰炸”，耳闻目睹进步教师们“抗日救亡、科技救国”思想的熏陶，幼小的心灵萌发出浓浓的爱国热情。抗战的经历使涂铭旌意识到个人命运与国家命运息息相关：国家强，则个人强；国家衰，则个人衰。人的成长不仅仅在于改变自己的命运和家庭的命运，更要承担起报国使命。“做工程师、做科学家，让落后的中国得到进步，让濒临破碎的中国重新站起来！”的呐喊，在涂铭旌的心中一遍又一遍地回荡。自此，少年涂铭旌立下宏愿——做一名科技报国的“大先生”，为国家和民族的复兴奉献毕生之力。

在同济附中，怀揣“大先生”志向的涂铭旌接受了现代科学的启蒙教育，并于1947年以优异的成绩直升同济大学。在众多备选的学科中，涂铭旌坚持“做大先生，科技报国”的人生理想，果断选择了机械系，正式开启了他与共和国同行六十余载的“材料人生”。

实践中走出的“材料人生”

纵观涂铭旌的“材料人生”，他始终不离“四个坚持”：坚持与生产实践相结合，坚持材料科技为区域经济发展服务，坚持科技成果实现产品化、商品化、示范产业化和规模生产效益化，坚持走政、产、学、研、资、用相结合的协同创新道路。“四个坚持”的背后，是涂铭旌从实践出发，向着实效、实用前行的科研发展道路。

同济大学读书的头两年，涂铭旌始终在思索怎样才能实现“科技救国”：是靠机器设计，还是靠创新工艺？这一困惑在两次工厂实习经历中得到启发。1949年，涂铭旌在上海工具厂第一次看到了高速钢刀具经过高温加热烧红后在油中冷却成为锋钢的全工艺过程；在上海纺织机械厂热处理车间，他首次学习了用牛骨头碳粉装箱在900摄氏度高温表面渗碳淬火硬化钻头的工艺。这一系列只有实践中才能学到的技术，激发了涂铭旌对材料工艺研究的强烈兴趣。

1951年，涂铭旌请从瑞士留学归国的李国华教授指导毕业论文。仅半年时间，他就完成了10万字的《钢的热处理》，并获得了96分的优异成绩。次年，《钢的热处理》经上海龙门书局出版发行，成为全国第一本有关钢铁热处理研究的中文专著，初出茅庐的涂铭旌在学界崭露头角。

1952年，涂铭旌被推荐到哈尔滨工业大学学习，在苏联专家指导下就读机械系研究生班，专攻金相及热处理专业；1955年跟随苏联专家转至北京钢铁工业学院（今北京科技大学）金属学及钢铁热处理专业继续完成研究生阶段的学习，涂铭旌的材料专业基础不断深化。在整个研究生学习阶段，先进的苏式工程体系训练，使他的专业知识和技能有了极大的提升。

理论知识不断增强的同时，涂铭旌也先后前往哈尔滨工具厂、鞍山钢铁厂、上海机床厂、长春第一汽车厂、洛阳拖拉机厂、渭阳柴油机厂等几十家工厂实习或调研，不断发现问题、解决问题，最终实现工艺改进。几年下来，涂铭旌与同事、学生一起，为工厂解决了大量实际操作难题，所到之处广受赞誉，成了“备受欢迎的知识分子”。丰富的工厂实践经历让涂铭旌的材料研究之路发生了从理论辅助到实践创新的根本性转变：从最初的科技辅助产业发展，逐渐变为科技引领产业发展，再到主动创新科技从而孵化新兴产业。

此时，涂铭旌不再是那个昔日只知道埋头苦读而被同学们戏称为“啃书匠”的书呆子，扎实的理论和丰富的实践让实现科技报国宏愿的路径渐渐明晰。在这条从实践中走出的“材料人生”道路中，涂铭旌的重要成果“塑料复合效应及其优化研究”“微特电机用复合塑料永磁体的研究与应用”“无钕贮氢合金及镍氢动力电池”“室温磁致冷材料”都成为新兴产业的催化剂。他本人也从一名优秀的科研工作者，成长为画蓝图、领方向、写方案的战略科学家，再到布局科研前沿、催生新兴产业的科技、经济领军人物，为我国的材料科学与工程领域的建设和发展画卷中增添了浓墨重彩的一页。

不改初心，三闯“创业关”

1958年，而立之年的涂铭旌积极响应国家号召，奔赴西安“拓荒”。在西安交通大学，涂铭旌参与金属材料专业的建设工作，开启了他“材料人生”中的第一次“创业”。

在西安交大工作的三十年里，涂铭旌主要跟随周惠久院士从事金属材料研究，作为主研人员，先后参与了“低碳马氏体的运用研究”“液体金属对钢及耐热合金的强度、塑形影响”及“铁素体、耐热钢及其高温强度”等金属材料方面的课题。1970~1981年，他协助周惠久院士开展“论发挥金属材料的强度潜力——强度与塑、韧合理配合”科研项目的研究，并与邓增杰、周惠久、朱维斗在《西安交通大学学报》上分两期发表了题为《再论发挥金属材料强度潜力问题——强度、塑性、韧度的合理配合》的学术论文。在此基础上，涂铭旌与周惠久院士一起创立了以“从服役条件出发”为核心内容的金属材料强度理论。1988年7月，“发挥金属材料强度潜力的理论研究”因在促进科学技术进步工作中作出重大贡献，荣获国家教委科技进步奖一等奖，为以后西安交通大学金属材料及强度国家重点实验室的申报奠定了有力的基础。

以“金属材料强度潜力”研究为出发点的系列研究，只是涂铭旌在西安交大各项科学研究的一个缩影，他后期对低温材料的研究同样引人注目。而在科研之外，涂铭旌也承担了大量的系所管理工作。“文革”结束后，金属材料及强度研究室逐渐扩建成为研究所，涂铭旌担任副所长，协助周惠久院士主持工作，引进实验设备、修建实验大楼、扶持青年学者、指导学生……可以说，他将人生中的黄金三十年献给了西安交通大学，尤其为金属材料及强度研究所的建立和发展，作出了不可磨灭的贡献。

在与金属材料同行三十年后，1988年8月，一心回报桑梓的涂铭旌辞别西安交通大学，调入成都科技大学（四川大学前身之一）任高新技术研究院院长。即将迎来花甲之年的他带领成都科技大学金属材料学科勇闯“二次创业关”——转向功能材料的研究。

花甲开新业，说来容易做起难。相比西安交通大学已建设多年的国家重点实验室而言，成都科技大学的金属材料学科基础非常薄弱。因此，寻找研究切入点变得至关重要。通过大量调研，涂铭旌决定利用四川攀西地区突出的稀土钒钛资源优势打造特色产业。

创业之初，各方条件都很简陋，但涂铭旌并未“等靠要”，而是主动出击、自力更生。没有实验室，他就先使用一间27平方米的旧房；经费紧张，他设法筹措了一万元钱购置基本设施。就这样，涂铭旌筚路蓝缕，开创了稀土及纳米材料研究的新天地：一手创建了稀土及纳米材料研究所，指导或主持开展了“镧镨铈混合稀土在冶金和机械行业中的应用研究”“利用四川混合稀土制取贮氢合金规模生产关键技术”“无钕贮氢合金镍氢电池研究”“高耐候性与抗菌型纳米改性粉末涂料技术研究”“室温磁致冷材料开发”等项目研究。学科建设也一路突进：1993年秋，成都科技大学获准了金属材料及热处理专业博士授权点；2004年四川大学金属材料系获准自主设立纳米材料与纳米技术专业博士授权点；2001年四川大学材料学学科被评为国家重点学科，四川大学材料科学与工程学科被评为一级国家重点学科。

实验室并不是涂铭旌唯一的战场。在“四个坚持”的引领下，他以战略科学家的眼光，针对四川经济发展，提出了一系列切实有效的政策建议，如《关于大力发展四川稀土产业的建议》《关于四川制定纳米稀土发展规划的建议》《依托资源优势发展新材料产业打造四川新经济》《深度开发攀西钒钛资源，打造钢铁、钒钛产业“航母”的思考和建议》等。这些建议得到四川省及地方各部门的广泛采纳，产生了极大的经济、社会效益。

1993年，是涂铭旌人生中跌宕起伏的一年。超负荷的压力和夜以继日的辛勤工作，终于使他积劳成疾，病倒在科研征途中。这一年，他被确诊为直肠癌。面对强大的病魔，涂铭旌始终坚守他的人生格言：我命在我，不在天。他并未因罹患癌症而一蹶不振、放弃科研，甚至在病榻上，仍然坚持给研究生上课，不仅着手探索开创《材料创造发明学》课程，还在术后第二年开始指导调至成都科技大学后的首届博士研究生。

老骥伏枥，矢志不渝，一生都在为“科技报国”而不停奋斗的涂铭旌期望在耄耋之年，以毕生所学所思，为国家科技进步和地方经济社会发展做出更多的贡献。2008年，已是八十高龄的涂铭旌受聘为重庆文理学院发展战略顾问，勇敢闯向了“第三次创业”。

在故乡重庆，涂铭旌提出了建设新材料交叉学科集群、建立新材料中心应用研究实验室的构想，并领衔创建了“重庆市微纳米光电材料及器件协同创新研究中心”。奋战在科学研究一线的他仍不忘将数十年发展积累的教育科研思想付诸实践。

细数涂铭旌灼灼其华的材料人生，积淀下的是国家自然科学奖三等奖1项，国家科技进步二等奖1项，煤炭工业部、冶金工业部及四川省等省部级成果奖10项；是论文600余篇，其中近百篇被SCI和EI收录；是《钢的热处理》《机械零件失效分析与预防》《材料创造发明学》等专著4部；是发明专利30余项。

科技与人文相结合

被媒体称为“国学院士”的涂铭旌，不仅科研杰出，而且腹有韬略。他爱好兵家谋略、哲学思辨、儒道精髓，善于集众家所长并融会贯通之。将哲学的思维方法与科学的思维方法相结合，是涂铭旌攻克科研难关、拓展科研领域的一大法宝；将兵家谋略与科研组织、科技竞争相结合，是他领导科研团队、领军科技产业发展的又一大法宝。“科技需要七分技术，三分艺术，倘若百分之百的技术只能获得零分成果，高科技一定要和人文结合，结合艺术才能搞好。”涂铭旌总是乐于跟同事、学生探讨自己苦心钻研的科技竞争谋略。

早在20世纪70年代，涂铭旌在西安交通大学金属材料及强度研究所担任周惠久所长的“副手”，在协助周教授处理研究所日常工作事务和主持科研项目的实践过程中，涂铭旌便敏锐地意识到来自科技革命的挑战和科技领域的竞争，为了汲取新知，他开始自学“科学学，科学方法论，科技哲学、自然辩证法”和诸如“突变论、耗散结构论”等一类的横断科学，以及《孙子兵法》和《三十六计》这两本古代“兵法双绝”。他独具创见地将自己钟爱的传统文化与科学研究相融合，慢慢悟出“竞争艺术来自智慧、来自科学的计谋”，将其归纳为“创造发明思维、科技辩证思想”和“科技竞争谋略”。

“授人以鱼不如授人以渔”，涂铭旌特别注重培养青年人的创造发明思维和科技竞争技艺。自20世纪90年代回川至今，涂铭旌关于科技竞争谋略的学术讲座涵盖了“材料创造发明方法论”“孙子兵法与科技竞争谋略”“世界经济，科技发展大趋势与对策”等多个主题，足迹遍布电子科技大学、重庆大学、贵州大学、同济大学等省内外多所高校，东方汽轮机厂、成都工程机械厂、柳州工程机械厂、新疆有色金属集团等多所企业都留下了他的身影。从大学到企业，科技工作者们无不服膺于他将兵法思想运用于现代科技竞争的创举。

涂铭旌将自己多年实战经验摸索的科技竞争谋略思想毫无保留地传授给青年一代，他不仅要做祖国最需要的材料，还殷切希望青年们成为“有远见卓识，有勇有谋，精于创新的科学家，卓越的工程师和启迪智慧、培育英才的灵魂工程师”。他自己早已成为这样一位启迪智慧、培育英才的灵魂工程师，他的“材料人生”始终散发着睿智的人文之光。

（本文由涂铭旌院士学术成长资料采集小组课题组供稿，主撰人曹萍系四川大学教授、博士生导师）

1946年暑期同济附中部分学生在宜昌会合，准备由水路到上海复课，候船期间于临时帐篷外合影（后排左四为涂铭旌）。

1997年涂铭旌在四川联合大学（今四川大学）扫描电子显微镜分析室与学生交流。

1987年涂铭旌与周惠久院士等在云南石林合影（前排中间为周惠久院士，右边为涂铭旌，后排左二为李鹤林院士）。

涂铭旌“服役性能”学术思想评价

■李鹤林

20世纪50年代至 80年代，涂铭旌是我国著名金属材料强度专家周惠久先生（1980年当选为中国科学院院士）的主要助手和传承人。他与周先生一起创建了金属材料强度国家重点实验室，创立了“从服役条件出发”为核心内容的金属材料强度理论。这一理论的基本要点是：“从一种机件或构件的具体服役条件出发，通过典型的失效分析，找出造成材料失效的主导因素，确立衡量材料对此种失效抗力的判据（即相应的强度性能指标），据此选择最合适的材料成分、组织、状态及相应的加工、处理工艺，从材料的角度保证零件的短时承载能力和长期使用寿命。”这里所说的失效抗力判据，在他们的一些著作中又称“服役性能”。

后来我了解到，20世纪60年代初，美国的Cohen教授在提倡建立“材料科学与工程”学科时，为形象地说明这个学科的内涵，把材料的成分/结构—合成/加工—性质—服役性能画成个四面体。前三者构成底面的三角形，后者是四面体的顶点。Cohen的“四面体”突出和强调在特定服役条件下材料的服役性能。这与周先生早在 20世纪 50年代就提出的“从服役条件出发”的思路有着异曲同工之妙。

应该特别指出，国际材料科学界对Cohen教授的“四面体”理论有极高的评价，认为它推动了材料科学和相关的航空、航天与装备制造业突飞猛进的发展。我认为，我们也应该对周惠久、涂铭旌等“从服役条件出发”的材料强度理论给予充分的肯定和高度的评价。

1979年和1980年，周惠久、涂铭旌等在《西安交通大学学报》分两期连续发表了题为 《再论发挥金属材料强度潜力问题——强度、塑性、韧度的合理配合》的论文。这篇论文总结了钢铁材料在各种服役条件下断裂失效的表征参量（服役性能）与强度、塑性、韧度等基本性质的关系。主要结论为：在一定服役条件下，强度与塑性、韧度的适当配合可以得到这些参量（服役性能）的最佳值，而这个最佳值所要求的强度、塑性、韧度的配合又随服役条件的改变向一定的方向改变。这些变异规律指出了一个在保证安全的条件下充分发挥材料强度潜力以达到提高材料承载能力和延长使用寿命的途径。以这篇论文为主体的一项成果获 1987年国家自然科学奖。

涂铭旌先生在大量实验室研究和大量工程实践积累的基础上，又进一步提出了一系列学术观点，诸如：强度（理论）指导强韧化工艺；强化（整体或表面）保证强度……以求达到减轻重量、节约材料、延长寿命、保障运行安全的工程目的。他特别提倡采用局部复合强化，例如在热处理强化后再施以冷变形强化，使零件接近等强度设计，是大幅度提高疲劳寿命的有效途径。

涂先生从西安调成都工作后，研究方向转变为功能材料为主，但金属材料强度理论的研究从未中断。2014年5月，化学工业出版社出版的《机械设计与材料设计》一书，是涂先生金属材料强度研究成果的积累。书名中的材料设计不是通常所指的成分设计，而是从服役条件出发，合理选择和确定特定服役条件下机件的材料和强化工艺。

涂先生十分重视科研为生产一线服务，面向国民经济主战场。他长期与长春第一汽车厂、洛阳拖拉机厂、宝鸡石油机械厂等一大批国家重点企业合作。他的科研成果在这些企业应用后取得重大效益，为国家经济建设作出了重大贡献。

涂铭旌院士学识渊博、高瞻远瞩。他的学术思想独树一帜，是对周惠久学术思想的继承和发扬。涂先生既是杰出的材料科学家，又是优秀的战略科学家和哲学家。他的许多学术观点经受了长期的工程实践考验，是我国机械工程和材料科学与工程领域宝贵的财富。

（作者系机械 和石油管工程专家，中国工程院院士）