吴自良 （中国科学院院士）

简介

吴自良长期从事国防和经济建设领域关键性材料研制，以及材料物理科学领域基础性研究工作，在国防军工、金属材料、半导体材料工艺、氧化物高温超导材料等诸多领域颇有建树。20世纪50年代，吴自良领衔研制的苏制合金钢替代钢，对建立中国合金钢系统具有开创作用。20世纪60年代，吴自良领导团队成功研制出中国第一颗原子弹的核心原件——甲种分离膜，为中国成功爆炸原子弹和国防现代化建设作有重要贡献。

其科研成果曾先后荣膺国家发明奖一等奖、国家科学技术进步特等奖、何梁何利基金科学与技术进步奖。1999年，中共中央、国务院、中央军委授予他“两弹一星”功勋奖章。

人物生平

早年经历

1917年12月25日，吴自良出生在浙江浦江的一个知识分子家庭。父亲吴宝瑔是前清秀才，后曾做过律师。吴自良9岁时，进入浦江县立浦阳小学读书；五年后，考入浙江省立第一中学。1932年起，吴自良开始就读于杭州高级中学。

1935年，时年18岁的吴自良，以优异成绩考入北洋工学院矿冶系；一年后，在“航空救国”的感染下，继而转入新组建的航空机械系学习。1937年，抗日战争爆发，吴自良随学校迁入西安继续学业。

工作与海外求学

1939年，大学毕业的吴自良经学校推荐，进入云南垒允中央飞机制造厂工作，担任设计科设计员，负责从事装配战斗机和教练机的工作。1942年起，受日军轰炸影响，吴自良随工厂撤退至昆明，继而转入中央机器厂工作，并开始担任副工程师，后因拒绝加入国民党而受到裁撤。

1943年底，吴自良经由时任中央机器厂厂长推荐，自费前往美国卡内基理工学院（今卡内基·梅隆大学）留学，师从X射线晶体学家、物理冶金学家巴瑞特（C.S.Barett）和物理学家斯莫落柯夫斯基（R.Smoluchowski）攻读冶金学专业。1948年，吴自良摘得美国理学博士学位，毕业留校从事博士后研究。第二年起，应聘至美国锡腊丘斯大学，担任材料系主任研究工程师，负责主持美国国防部资助的重要科研项目——“软钢的阻尼和疲劳”研究。1950年春，吴自良当选为美国科学促进会会员。

归国投身建设

1950年冬，吴自良放弃了国外的优越条件，突破美方重重阻力回到中国。次年初，吴自良出任北方交通大学（今西南交通大学）冶金系教授；同年9月，调任中国科学院冶金所（今上海微系统与信息技术研究所）研究员，主持物理冶金方面的研究工作，并先后担任物理冶金室主任、副所长和所学术委员会、学位评定委员会主任等职。1952年，吴自良接受原机械工业部委派，领导团队利用国内富产的锰、钼元素，开展苏联汽车钢40X的代用品研究，历时2年成功开发出兼具低成本、高性能、耐疲劳等特性的中碳锰钼钢。1954年，他又奉中央军委紧急命令，领衔主持了抗美援朝前线急需的特种电阻丝研制项目，全程历时不足半月即宣告成功。

1956年4月，中国正式启动原子弹研发工程，突破提炼浓缩铀的“甲种分离膜”技术成为关乎成败的关键。1961年春节，时任中科院上海冶金所副所长、学术委员会主任的吴自良临危受命，出任新组建的冶金所第十研究室技术总负责，领导来自中科院北京原子能所、上海冶金所、沈阳金属所和复旦大学的60多名专家联合开展铀同位素分离用“甲种分离膜”（代号“真空阀门”）研制攻关。其间在超级核大国严密技术封锁和科研条件严重困难的条件下，历经三年多的艰苦探索，吴自良团队于1963年底成功研制出中国首个分离膜元器件，且造价仅为原本预估黄金价格的1%，使得中国一举成为世界上第四个独立掌握浓度铀生产技术的国家。

20世纪60年代初，吴自良在上海冶金所发起组建精密合金研究室，开始从事合金相变领域的问题研究。在面心立方金属研究层面，他首次提出碳原子可与过饱和淬火空位结合形成代位碳，再与正常间隙碳形成间隙碳原子对型代位碳的理论命题，科学阐明了铁镍合金中碳扩散内耗峰的一系列特性，深化拓展了人类对金属物理的研究认知。在体心立方金属研究层面，吴自良首次系统论述了钛、钒等元素与间隙氮原子间形成钛-氮对、钒-氮对等复合缺陷的过程，科学阐明了钛、钒合金钢抗时效性的物理规律，成为中国相关研究领域的旗帜性人物，学术成果引发国际材料科学界关注。

20世纪70年代，吴自良在材料科学研究领域更进一步，他聚焦国防建设中急需的坦克装甲和单兵装备，领导团队成功研制出具有国际先进水平的复合材料铝合金装甲板和单兵作战防弹衣，一举填补中国材料研发应用领域多项技术空白，广受国防工业部门好评。与此同时，吴自良领导的大规模集成电路用硅材料的品质因素和材料工艺领域研究也颇有建树，多次获得中国科学院和上海市科技进步奖。

1980年，吴自良当选为中国科学院学部委员（院士）。1988年起，吴自良转向高温超导新材料研究，探明了高温超导体YBCO中的氧扩散机制，求得了精确的氧扩散率和扩散激活能，研究成果得到业界广泛推广应用。

逝世

2008年5月24日19时45分，吴自良因病医治无效在上海华东医院逝世，享年91岁。

科研成就

研究综述

吴自良的研究领域呈现阶段性变化。20世纪50年代，吴自良在攻克国产锰铝合金钢替代苏制40X镍铬合金钢的研发过程中，基于钢材时效的演化规律，在国际上率先提出合金元素原子和m间隙原子间相互作用的理论命题，并结合钼合金钢的脆性变化特性，对间隙原子和位错间的交互作用问题进行了开创性研究，为人类研制和生产锰钼合金钢开辟了新道路，对建立中国合金钢系统起到了开创性作用。

20世纪60年代，吴自良带领科研人员展开联合攻关，成功研制出分离铀同位素的关键部件“甲种分离膜”，为中国第一颗原子弹爆炸做出重要贡献。与此同时，吴自良还开展了钢中过渡族元素Mn、Cr、Mo、V、Ti和氮的S-I交互内耗峰研究，通过判定这些固熔合金原子与间隙氮原子的作用关系，完整系统地论证了只有钛的固溶，才能使钢产生良好抗时效特性的原理，澄清了过去文献中诸多争论和谬误。

20世纪70年代，吴自良开始致力于大规模集成电路领域新材料的应用研究，他原创性地提出了对单项工艺和硅材料品质因素进行技术攻关的全新课题，并在二氧化硅胶体抛光工艺、9微米红外吸收法测定硅单晶中氧含量的标定曲线、大规模集成电路用硅单晶的氧本征吸杂研究中取得一系列创新成果，开拓了单项工艺硅材料品质的科学理论，解决了半导体元器件和大规模集成电路的生产技术难题，为中国研制成功第一块集成电路奠定了宽厚基础。

20世纪80年代，年逾古稀的吴自良转而投身氧化物高温超导材料中氧的扩散行为和作用机制研究，他首创了研究氧在高温超导材料中扩散特性的低频内耗法，精确求得了氧扩散率和扩散激活能，相关研究成果及至20世纪20年代仍为业界所广泛引用；在磁控溅射c取向薄膜研究中，发现膜的增氧速度端赖于垂直c-轴单晶的位错管道所提供的快速氧输运过程，并进而将氧扩散特性与超导薄膜材料的缺陷结构有机统一起来，一举证明了超导氧十七物薄膜中异常高速进氧过程的物理规律。

主要论著

吴自良一生鲜有发表署名论著，已知公开可查的论著共有20余篇（部），现摘选部分具有重要学术影响力的论著如下：

人才培养

吴自良作为上海冶金所学术委员会主任，在致力于物理冶金领域科研攻关的同时，还长期关注和从事人才培养工作，领导发起了冶金所科研人员习授物理理论的普及性教育活动，并亲自承担了其中四分之三的授课任务，培养出了邹世昌、罗乐、谢晓明、陈廷国等一批物理冶金领域的研究型人才。晚年的吴自良，仍在坚持自编理论教材，指导学生开展薄膜材料制备工艺和氧在高温超导氧化物中扩散行为等领域的研究工作，1990年吴自良被中科院评为“优秀研究生导师”，2008年被中科院研究生院授予“杰出贡献教师”荣誉称号。

奖励与荣誉

社会职务

人物评价

吴自良逝世后，治丧委员会在告别大厅高悬大幅挽联：“良师益友教书育人铸辉煌，自强不息两弹一星建功勋”，追思其毕生致力于教育科研事业的卓越贡献和精神品质。

2008年5月，吴自良逝世之际，时任全国人大常委会副委员长、中国科学院院长的路甬祥评价称：“吴自良是一位享誉海内外的物理冶金学家，‘两弹一星’功勋科学家。在一生的科研实践中，紧紧把握世界科技发展脉搏和国家的重大需求，不断深入拓展本领域的科技前沿，取得了一系列原始创新理论成果和重大自主技术创新成就。”

中华人民共和国国防部称誉吴自良“以渊博的学识，严谨的治学态度，平易近人的作风，几十年如一日、不倦地耕耘在科研第一线，切实为祖国建设作贡献，而深受大家的尊敬。”

2018年12月，吴自良逝世十周年之际，《中国科学报》专题刊文缅怀称：“吴自良一生治学严谨、不惮寂寞。他的学风、修养、品德，影响了无数后靠学子和他们未来的科研生涯。”