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高端訪談

左鐵釧口述:與光共舞,永不止步的追“光”人生

激光制造網(wǎng) 來源:清華校友總會2024-04-23 我要評論(0 )   

1941年2月5日,我出生在長江岸邊恩施大山里的一個農(nóng)戶家里。當(dāng)時我父親左吉身為南京國民政府后方重傷醫(yī)院院長,正帶領(lǐng)著重傷員從南京向重慶撤離。懷孕六個月的母親領(lǐng)著...

1941年2月5日,我出生在長江岸邊恩施大山里的一個農(nóng)戶家里。當(dāng)時我父親左吉身為南京國民政府后方重傷醫(yī)院院長,正帶領(lǐng)著重傷員從南京向重慶撤離。懷孕六個月的母親領(lǐng)著四歲的哥哥,從南京乘小木船去往重慶,船到中途,因身體實在受不了路途顛簸,靠岸恩施,生下不足七個月的我。我能活下來實屬奇跡。


父親畢業(yè)于南滿醫(yī)科大學(xué),后留學(xué)日本,回國后到北京協(xié)和醫(yī)院擔(dān)任醫(yī)生和教授,母親為護(hù)士。父親是張學(xué)良的好友,“西安事變”時為蔣介石看過病。為消滅當(dāng)時我國東南爆發(fā)的霍亂、鼠疫等流行病,父親曾在福州建立了東南鼠疫防治所,后去美國侯普研究所工作。新中國成立前夕,他被任命為臺灣衛(wèi)生部部長,但因?qū)顸h的失望未去臺上任,幾經(jīng)周折我們?nèi)?951年從香港回到大陸,父親任湖北省衛(wèi)生廳廳長。


我的學(xué)習(xí)生活隨著父親的調(diào)動而不斷變更,先后在福州、香港、武漢完成基礎(chǔ)教育,1958年考取清華大學(xué)機(jī)械系。


左鐵釧


北工大任教


1964年清華畢業(yè)后,我被分配到北京工業(yè)大學(xué)焊接教研室工作,教授“焊接原理”課程,并帶1960級和1961級學(xué)生畢業(yè)設(shè)計。不久“文革”開始,科研教學(xué)活動全部停止。


十年動亂結(jié)束,逐漸回歸正常的科教工作,為寫教材我經(jīng)常伏案工作到半夜兩三點。在編寫焊接原理時,發(fā)現(xiàn)在“焊縫金屬中氣體元素”一章中,對于焊縫中的氧氫氮等氣體元素的含量和形態(tài)等都不可測,后走訪北京和上海等地的氣體分析儀器廠,也均未解決此難題。從1975年開始,我?guī)ьI(lǐng)原理組團(tuán)隊進(jìn)入這一物化領(lǐng)域,開展“焊縫金屬中微量元素分析”研究,在工大建成了我國首個“焊縫金屬中微量氣體元素檢測實驗室”。1984年國際焊接協(xié)會主席、日本名古屋大學(xué)益本功教授來校參觀,在我們實驗室里久久不愿離去,他沒想到在中國這么一所不出名的大學(xué)里,會看到如此高水平的實驗室。


后來我在德國參觀亞琛和布論瑞科焊接所時,才得知焊縫金屬中微量氣體元素的分析是其最高級別的研究項目,而其分析測定的水平遠(yuǎn)低于我們。采用氧氫氮分析儀,我們研制焊條藥皮成分配方,控制熔池熔渣氣氛的物化反應(yīng),制成了新型打底焊條,由南京焊條廠生產(chǎn),為寶鋼等冶金公司采用,取代了進(jìn)口焊條。


德國七年


1990年圣誕節(jié),左鐵釧(左)與肖運(yùn)鴻(1964屆電機(jī))學(xué)長夫婦在不來梅“家”中


我愛人肖運(yùn)鴻是清華大學(xué)電機(jī)系研究生,畢業(yè)時遭遇“文革”,1976年調(diào)回北京,結(jié)束了八年兩地生活。為求更大發(fā)展,1983年他通過外語和專業(yè)的國家統(tǒng)考,獲得國家教委出國進(jìn)修資格,1985年被派往原西德不來梅大學(xué)。此后經(jīng)他聯(lián)系,我獲得不來梅工學(xué)院客座教授的邀請函,以國內(nèi)講師身份“自費(fèi)公派”出國深造。


1986年5月2日剛下飛機(jī),4日工學(xué)院副院長和Puenitz教授就約我面談,Puenitz 教授一個月后將退休,我的任務(wù)就是接替他的教學(xué)工作,用德語給大三學(xué)生講授金屬工藝學(xué),可我僅出國前在北京語言學(xué)院進(jìn)修了三個月德語,口語能力非常有限。


在接下來的一個月時間里,我每天泡在學(xué)院圖書館補(bǔ)習(xí)德語,認(rèn)真聽教授們的授課。當(dāng)我第一次站在講臺上給六十多名德國大學(xué)生用德語授課時,還是非常緊張的。而在我用最簡單的德語慢慢講完90分鐘的課時,學(xué)生們使勁鼓掌,敲著課桌給我稱贊和鼓勵。我的第一節(jié)課就能得到學(xué)生們的認(rèn)可,我想主要是我參照國內(nèi)的教案,加入了深入淺出的專業(yè)知識,使原講義的內(nèi)容得到了極大的豐富。


BIAS新實驗室在不來梅大學(xué)里落成典禮. 右2為所長 Sepord


上完幾次課后,我逐漸適應(yīng)了在德國課堂上講課的模式和節(jié)奏。然而我不甘心只做個金屬工藝學(xué)的教書匠,希望在科研領(lǐng)域里能有更大的發(fā)展。在德國焊接協(xié)會主席Dr. Sosenheime幫助下,我參觀了德國一些知名的焊接研究所,后決定到不來梅射線應(yīng)用技術(shù)研究所(BIAS)工作,開始在激光制造領(lǐng)域進(jìn)行科研工作,直到1992年初回國。


在德國工作期間,我完成了多個科研項目。其中最值得驕傲的是從1986年底起我開始的鋁合金激光焊接研究工作。德國教研部(BMBF)一直有一項長期的科研計劃,就是“運(yùn)輸裝備的輕量化”,包括汽車、火車、船舶、飛機(jī)等常見的運(yùn)輸裝備,這涉及到新材料、新型制造方法等諸多方面的研究。運(yùn)輸裝備的輕量化可以極大地減少化石能源的消耗,提高這些裝備的裝載能力或運(yùn)輸速度。飛機(jī)的機(jī)身大量使用高強(qiáng)鋁合金,但長期以來一直使用傳統(tǒng)的鉚接工藝實現(xiàn)飛機(jī)蒙皮與機(jī)身骨架的固定連接,一架大型飛機(jī)通常需要使用上萬個鉚釘。飛機(jī)蒙皮只有2mm厚,使用傳統(tǒng)的焊接方式會產(chǎn)生熱變形,另外飛機(jī)上的高強(qiáng)鋁合金在焊接過程中會產(chǎn)生晶間熱裂紋,這些對于安全性要求極高的飛機(jī)都是絕對不允許的。


通過前期的課題研究,我希望使用激光焊接技術(shù)實現(xiàn)飛機(jī)輕量化的目標(biāo)。后來我參加了歐共體研究項目——運(yùn)輸裝備輕金屬的激光可加工性研究,經(jīng)過大量的實驗與探索,最終完成了金屬材料鋁合金從全反射材料成為吸收率高達(dá)95%的可加工材料,創(chuàng)新了材料吸收率的基礎(chǔ)理論。


當(dāng)我的研究成果——鋁合金激光可焊性的閾值曲線首次在巴登巴登的歐洲學(xué)術(shù)會議上公開發(fā)表時,引起了學(xué)界的轟動,西方同行們都對一位來自亞洲的女性科學(xué)家能夠顛覆鋁合金的激光可焊性而贊嘆不已,這對物理學(xué)也是一個極大的突破。


這個成果公開發(fā)表后,奔馳總部(位于不來梅)的負(fù)責(zé)人就邀請我去作報告??偛繉@次學(xué)術(shù)報告非常重視,其歐洲各大分廠的技術(shù)主管全體出席。三個小時報告結(jié)束后,隨即奔馳的技術(shù)主管來到BIAS參觀我們的實驗裝備,觀看鋁合金激光焊接的演示實驗。當(dāng)天下午奔馳就和BIAS簽訂了合作協(xié)議,共同制定全鋁結(jié)構(gòu)轎車的研發(fā)方案。


奔馳的競爭對手,奧迪發(fā)展部主管從此也開始長期蹲守在我的實驗室了。奧迪A8的全鋁骨架式焊接結(jié)構(gòu)就出自我的實驗室,這與傳統(tǒng)的覆蓋件車身結(jié)構(gòu)有著天壤之別。


激光焊接的全鋁結(jié)構(gòu)汽車骨架成了我前期研究成果的副產(chǎn)品,主產(chǎn)品還是激光焊接取代鉚接在機(jī)身輕量化上的應(yīng)用。在我的研究成果基礎(chǔ)上,德國空客前后用了近二十年時間終于在世界上最大的客機(jī)A380上全面實現(xiàn)了激光焊接的商業(yè)應(yīng)用,實現(xiàn)了A380飛機(jī)蒙皮與筋板結(jié)構(gòu)采用激光焊接取代傳統(tǒng)鉚接的新工藝,改變了飛機(jī)制造的工藝流程,并減輕了自重。為此德國政府對我表示尊敬和感謝,德國宇航院發(fā)展部負(fù)責(zé)人Dr. Laran說:“你在德國實現(xiàn)了飛機(jī)制造的技術(shù)大革命?!?/p>


在德期間我還被邀在宇航院、金屬學(xué)會、歐洲激光材料加工會議等做學(xué)術(shù)報告。當(dāng)我回國后重訪德國時,德國教研部光學(xué)部門負(fù)責(zé)人Dr. Ruerich,對中方訪問團(tuán)團(tuán)長、國家科技部馮司長說:“感謝左教授為德國所做出的貢獻(xiàn)!”作為一位來自中國的女性科學(xué)家,在高手如林、技術(shù)領(lǐng)先的西方能完成多項開創(chuàng)性的科研工作,能為祖國爭光,感到無比自豪。


在國外時間久了,我和愛人都很思念祖國和親人,決定回國。我向所里提交了辭職信,來自各個領(lǐng)域、不同層面的挽留、勸說和阻攔紛至沓來,可以說是“軟硬兼施”。尤其是航空航天領(lǐng)域的合作者,大家長期在一起共事,他們很認(rèn)可我在德國期間所做的重要貢獻(xiàn),認(rèn)為我是個難得的人才,為我的決定感到非常惋惜。


前前后后我參與了很多航空航天領(lǐng)域的技術(shù)改造,掌握了太多企業(yè)發(fā)展的技術(shù)機(jī)密,臨走前簽了數(shù)不清的保密協(xié)議,各種限制,事無巨細(xì)。所里面我?guī)У倪@一批實驗員和技術(shù)員對我的離開也是依依不舍,臨別的聚會上有的人還掉了眼淚。經(jīng)過這么多年的磨礪,在我的帶領(lǐng)下這些人的業(yè)務(wù)水平在兄弟單位中早已首屈一指。想想真是令人感懷,剛開始在BIAS做實驗時,沒有誰愿意幫我搭把手,焊接用的保護(hù)氣瓶都要我自己搬運(yùn)。后來大家彼此熟識了,他們對我的工作都是傾力相助,所里的其他小組碰到了實驗難題,他們的第一個建議就是“去問左女士”。


在眾多挽留勸說下,我依然滿懷在中國發(fā)展現(xiàn)代激光事業(yè)的信念,告別了工作七年的德國。


回國創(chuàng)業(yè)


1992年初我回到了闊別多年的祖國,迎接我的既沒有鮮花,也沒有掌聲,擺在我面前的創(chuàng)業(yè)之路異常艱難。在一年多時間里,我沒有工資,沒有任何辦公場所和設(shè)備,連計算機(jī)及軟件等都是從德國帶回國的。當(dāng)時的工大領(lǐng)導(dǎo)對開展激光學(xué)科沒有興趣,而彼時德方力勸我返回,BIAS更是許諾以更高的薪酬。


老實說我下決心回國的目的就是想帶著一批人,讓中國的激光制造技術(shù)走出一窮二白的境地,個人的待遇根本不是我優(yōu)先考慮的事項。最開始,我一門心思想的都是如何在最短的時間內(nèi)建立起自己的激光制造實驗平臺,因為如果沒有先進(jìn)的加工手段,改造企業(yè)落后的技術(shù)就無從談起,更別說激光制造技術(shù)的應(yīng)用推廣了。


當(dāng)時我估算了一下,最基礎(chǔ)的科研實驗平臺大概需要2100萬。激光制造技術(shù)的前期投入都是很大的,最先進(jìn)的加工設(shè)備只能從德國進(jìn)口,由基礎(chǔ)的科研到最終企業(yè)應(yīng)用的成果轉(zhuǎn)化也不是個短期行為。一直到現(xiàn)在我還清楚地記得Sepord所長在我回國前夕坦誠地告誡我:你回去只有具備了三個條件才能白手起家,闖出一片天地——第一是要有資金和投入,否則實驗平臺和研究團(tuán)隊都無從談起;第二是要有話語權(quán),要能主導(dǎo)自己的研究方向和研究計劃;第三是要有成果,這是能持續(xù)發(fā)展的必要條件之一。我很贊同他的說法。


正在我猶豫之時,清華大學(xué)從事激光技術(shù)研究的周炳琨院士約我到清華一敘。周院士早年在美國斯坦福大學(xué)做過訪問學(xué)者,他非常理解出國人員回國后所面臨的各種困惑。他認(rèn)為我是焊接專業(yè)出身的,國內(nèi)焊接技術(shù)領(lǐng)域的同僚對我都很了解。但在激光制造領(lǐng)域,我與國內(nèi)光學(xué)界幾乎沒什么交往,這可能是問題的癥結(jié)。應(yīng)該讓國內(nèi)光學(xué)領(lǐng)域的同行了解我在德國的科研成果,我也應(yīng)該了解國內(nèi)光學(xué)界的發(fā)展現(xiàn)狀。一周后,周炳琨院士在中國電子11所為我組織了一場專場學(xué)術(shù)報告會,他把我引薦給國內(nèi)的光學(xué)界,為我打開了一扇門。


報告一結(jié)束,11所的所長就單獨(dú)找我,表達(dá)了想讓我來11所工作的意向。11所是搞紅外的,與我研究的激光制造密切相關(guān),他們的總工和所長為了把我從北工大調(diào)到11所來,真是不遺余力。隨后,作為當(dāng)今中國光谷發(fā)源地的華中理工大學(xué),前前后后7次請我去武漢作報告,他們的目的不言自明。不久,清華大學(xué)第二次請我去作報告,這次是在清華剛落成的新圖書館報告廳,正副校長全部出席。清華是我的母校,清華機(jī)械系為了能把我留住,連住房和職稱都給我準(zhǔn)備好了!我的知名度在國內(nèi)慢慢打開了,我夢想的科研實驗平臺也漸漸有了眉目。


那時國務(wù)院下設(shè)有一個產(chǎn)學(xué)研辦公室,負(fù)責(zé)組織和協(xié)調(diào)國家經(jīng)貿(mào)委、國家教委和中科院三家單位在合適的領(lǐng)域開展產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)合作。其中國家經(jīng)貿(mào)委是投資方,代表的是企業(yè)方面。印象深刻的是,國家經(jīng)貿(mào)委技術(shù)進(jìn)步與裝備司江旅安司長對建立激光制造的產(chǎn)學(xué)研中心很感興趣,最初他想把這樣一個中心建在首鋼。當(dāng)時我對他講,這個中心不能建在首鋼。因為如果建在一個大企業(yè)里,無論什么樣高水平的科研實驗平臺最終都會變成為一部加工裝備,就沒有任何科研的價值了,更別提在其它領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用與推廣了。后來他決定在機(jī)電部里選落腳點,北京機(jī)床所、11所,北京機(jī)電研究院等都是參選對象。由研究所投入實驗室場地建設(shè),國家經(jīng)貿(mào)委則負(fù)責(zé)出資,完成實驗平臺的引進(jìn)。這么大一筆資金的投入引來了各方博弈,籌建過程也是一波三折。最終國家經(jīng)貿(mào)委出資140萬美元平價外匯,地點選在了北京市機(jī)電研究院。機(jī)電院將一座原來裝滿機(jī)床的車間騰退出來,上下兩層,一共800平米。我全部按照德國標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了水電氣改造。


1995年在北京市機(jī)電院正式建成“國家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心”(NCLT),150名專家學(xué)者和官員參加中心成立大會。這是國務(wù)院產(chǎn)學(xué)研辦公室組織籌建的第七個產(chǎn)學(xué)研中心,我是中心的主任。彼時德方對我在華的科研工作給予了極大支持,1998年德國宇航院激光所贈送我們兩套激光設(shè)備,并派技術(shù)人員幫助設(shè)備拆裝工作。我們在北工大“知新園”建成了“國家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心研發(fā)部”。


1996年在北工大物理系支持下,建立了中國第一個“激光微技術(shù)(即激光光刻)實驗室”,我們用三年積攢的60萬科研經(jīng)費(fèi),購置了德國準(zhǔn)分子激光器,實現(xiàn)了最早的微米級齒輪的微光刻。同時我支持研究生陳濤開展生物芯片和微流控生物芯片的研發(fā)項目,在非典期間被封閉在校園里時,迎來芯片鍵合成功的巨大喜悅,給我留下深刻的印象。


德國政府代表團(tuán)訪問中德激光技術(shù)中心 


1997年我提出由中德雙方在北工大共同組建“中德激光技術(shù)中心”的建議,得到雙方政府贊同,并簽署了合作備忘錄。據(jù)此,中方在北工大主樓后面新建了激光技術(shù)中心大樓,期間德方派出工程師進(jìn)行指導(dǎo)。此外每年接待中方激光代表團(tuán)訪德,其在德期間全部費(fèi)用由德方承擔(dān)。此后我中心每年挑選國內(nèi)有關(guān)科研院所及企業(yè)15人,訪問德國激光研究和制造單位。


中德政府簽訂激光技術(shù)合作備忘錄 


為培養(yǎng)我國激光科技人才,2000年北工大正式成立“激光工程研究院”,這是我國第一個以培養(yǎng)研究生為目的的激光工程研究院。至此,通過我和同事們的努力,在中德雙方政府的共同支持下,在北京工業(yè)大學(xué)先后建立了“中德激光技術(shù)中心”“國家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心”“激光工程研究院”等科研教學(xué)平臺,以及現(xiàn)代激光制造、激光微技術(shù)和能量光電子三個方向的十二個實驗室。


中德激光技術(shù)大樓落成 


除此之外,回國后我和同事、研究生們還完成了多個科研項目,其中包括帶領(lǐng)團(tuán)隊解決了某國防重大裝置封裝泄露與污染難題,用激光焊接取代了電子束焊接,該項目的設(shè)計方案和裝備質(zhì)量的水平堪稱世界一流;在60周年國慶檢閱的全新大紅旗轎車的生產(chǎn)過程中,帶領(lǐng)研究生在一年內(nèi)研發(fā)成功使用激光制造技術(shù)的相應(yīng)軟件,這是世界上第一套激光制造的專用CAD/CAM系統(tǒng)軟件,它為轎車制造節(jié)省了幾十上百套的模具;指導(dǎo)研究生研發(fā)完成大功率CO2激光傳輸系統(tǒng)過程光流密度的變化機(jī)理,該研究成果指導(dǎo)了德國通塊公司開發(fā)飛行光束跟蹤望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng),以及德國米巴哈公司在寶鋼采用激光焊接取代傳統(tǒng)電弧焊接,并提高了對激光武器的認(rèn)知水平。


2003年我提出建立中國的激光輻射安全標(biāo)準(zhǔn),以便與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的建議,得到國家質(zhì)檢總局領(lǐng)導(dǎo)、政協(xié)委員王風(fēng)青的大力支持,后在11所組建了“全國光輻射安全和激光設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會”。


教書育人


為2023年入學(xué)研究生上課


2024年我即將84歲了,每年都站上講臺,為從各個專業(yè)招進(jìn)的一百多名研究生講授“激光科學(xué)與工程導(dǎo)論”,為培養(yǎng)他們的科研能力而貢獻(xiàn)我的一份力量。我真心希望通過我的講座,啟發(fā)研究生們了解和進(jìn)入我國激光制造行業(yè),讓他們能在這個領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱。


近年來我心臟不好,曾留住ICU病房兩個多月,今年我仍然站在講臺上,堅持站好最后一班崗!


在研究生教學(xué)工作中,我始終把培養(yǎng)他們的科學(xué)研究能力放在第一位,這些能力包括探索未知的能力,追求真諦的能力,以及實現(xiàn)改善人類社會環(huán)境的能力等,為此,我竭力把研究生放在科研項目第一線進(jìn)行指導(dǎo)。當(dāng)初我們自己的實驗室尚未建成時,我也盡力為他們創(chuàng)造優(yōu)越的科研條件,通過與德國教研部(BMBF)協(xié)商,我一個個地把研究生陸續(xù)送往德國最好的研究所,參加一流的課題研究,并由德方負(fù)責(zé)他們的生活費(fèi)用。我從不把研究生當(dāng)打工仔對待,也絕不贊成現(xiàn)在有的人把對研究生的培養(yǎng)變成為導(dǎo)師服務(wù)的打工仔的做法。


在我從事教學(xué)與科研60年前夕,《與光共舞——左鐵釧從教六十年文集》出版,它真實記錄了我的人生經(jīng)歷、遭遇和感悟,算是為我這一輩子留下的一個寶貴紀(jì)念吧!



在新中國成立75周年之際,

校友總會特別策劃

“向祖國報告”系列報道。


時代洪流中,

清華人在各自崗位上篤行奮斗,

始終與祖國同向同行。


行動是最好的表白。

向祖國報告,

清華人準(zhǔn)備好了!


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激光應(yīng)用激光切割焊接清洗
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