院士钟掘:用“极端制造”铸大国重器
作者 馨童
发表于 2026年3月

2025年12月17日,中国机械工程学会在长沙举行颁奖仪式,钟掘院士被授予2025年度科技成就奖,这是我国机械领域的最高荣誉。这一奖项旨在表彰她在高性能构件制造、复杂机电装备设计与控制等研究领域的突出成就。她先后获得国家科学技术进步奖一等奖、国家技术发明二等奖等20余项国家级奖励,创造性地提出了“极端制造”的学术思想,并通过与中国一重集团有限公司等大型国企合作建立院士工作站,为国产大型飞机、长征九号重型运载火箭等国家战略项目奠定了关键制造能力的基础。年近九旬的她,仍奋战在科研一线,用一生践行初心,为中国制造的崛起与腾飞铸就了不朽的丰碑。

烽火童年埋下“报国种子”

钟掘“自强不息,科学报国”的人生信念,始于烽火连天的童年。1936年,钟掘出生于江西省南昌市的一个知识分子家庭。童年时,她目睹了被日本战机轰炸后的废墟和流离失所的百姓。一次躲避空袭时,躲在防空洞里的钟掘问母亲:“为什么我们的国家总被欺负?”母亲含泪回答:“因为我们的机器、武器都不如别人。”因工业落后而挨打的残酷现实,深深刺痛了年幼的钟掘的心。

1955年,周恩来总理关于“重工业是国家工业化基础”的报告,深深打动了当时就读于北京师范大学附属女子中学的钟掘。19岁的她,毅然选择报考北京钢铁学院(现北京科技大学)冶金机械系,成为全中学300多名毕业生中仅有的两名选择重工业的女生之一。老师曾劝她:“女孩子学机械太苦,何况是冶金!”她却说:“国家需要工业,这点苦算什么?”

1960年,钟掘以优异成绩毕业,并被分配到中南矿冶学院工作。第一次带学生去钢厂实习时,她目睹灼热的钢水奔腾而出,工人们却要冒着高温带来的潜在危险进行手动操作。一位钢厂老师傅告诉她:“这活儿累,但国家需要钢,咱就得干!”听完,钟掘暗下决心:一定要用科技改变这种局面,让机器代替人工。当时,中国的冶金工业正处于艰难的技术爬坡期,国内的大型装备严重依赖进口。但外方不仅在核心技术上进行封锁,还常在出现故障时将责任归咎于中方操作不当。

1978年冬,武汉钢铁公司引进了日本先进的1700热连轧机特大型工业生产系统。然而,这套被誉为集结了众多现代科技、功能强大的材料生产装备,在空载试车时遭遇重大故障,传动系统的非承载面出现严重损坏。日方专家团队一口咬定是中方操作不当导致设备损坏,要求中方自行承担巨额维修费用。面对这一局面,钟掘奉命带队进驻现场,展开故障诊断。

没有先进的检测设备,钟掘就用最原始的锤击法,一边敲击齿轮,一边俯身倾听异常声响。通过连续数日的监测与分析,她发现振动频率存在异常波动。凭借扎实的力学功底,钟掘带领团队构建了故障机理模型,最终找出了问题根源。在论证会上,当日方专家对钟掘的观点不屑一顾时,钟掘展示了精确的力学仿真数据,用无可辩驳的证据迫使对方承认错误。日方对这一重大发现既惊讶又暗暗佩服,不仅作出赔偿,还修改了全球同类设备的设计标准。

这一内部隐蔽问题的揭示,不仅为我国在国际技术竞争中赢得一席之地,也为钟掘打开了一扇通往更深层机械工程世界的大门。通过处理多类国外引进装备技术的缺陷,她在实践中得到了宝贵的锻炼。

用“极端制造”铸造大国重器

钟掘始终坚信“车间是最好的实验室,故障是最诚实的老师”。她结合自己积累的丰富经验,大胆提出了“封闭力流”理论,系统性地解决了国内多类引进装备的隐蔽故障。在进行我国3万吨水压机能力升级的技术改造时,她发现水压机存在巨大附加力矩,导致水压机米级直径立柱、近千吨级重梁受损。通过严格控制作业状态、能量传递路径和近零运行误差,成功解决了这一重大技术难题。1995年,钟掘当选中国工程院院士。

2002年,钟掘牵头研制的中国先进研究堆工程科学应力谱仪,实现了我国大型构件深部残余应力场中子无损精确测量“零”的突破。2003年,当多数研究者还在聚焦常规制造优化时,钟掘敏锐地捕捉到国家发展的迫切需要。她参与制定《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》时,首次提出“极端制造”的概念。钟掘认为,要提升国家战略领域的竞争力,必须突破极大尺寸、极小尺寸、极端服役能力等技术难点,将制造的能量和物质转化条件应用到极致。这一前瞻性的理念,在被列入国家规划纲要后,落实到科技项目中。

在“极端制造”的理念指导下,钟掘带领团队攻克了多项“卡脖子”难题。在铝资源高效利用方面,钟掘领衔的“铝资源高效利用与高性能铝材制备的理论与技术”项目,荣获国家科学技术进步奖一等奖。该项目发明了选矿拜耳法,使我国铝土矿资源保障年限由10年提高到60年;发明了抗氧化低电阻碳素阳极制备等技术,使冶炼过程节能减排10%以上;发明了多场调控半连铸及多尺度多相强韧化等技术,生产出一系列高性能铝材。该项目共获得67项发明专利、7项成套技术、16种高性能铝合金材料与构件,解决了铝工业持续发展的几大难题。

钟掘院士不仅专注于实验室的研发与创造,更注重推动“产学研”一体化,以促进科技成果转化。2019年,在湖南省国资委的支持下,钟掘团队还将20余项国际先进技术作价入股,发起创立湖南中创空天新材料股份有限公司。公司打造了国内领先的“材料制备、构件制造、零件精密加工及部组件装配”的一体化研发制造平台,不仅解决了高端超精铝材严重依赖进口的问题,还实现了技术出口。她曾感慨:“这个模式很好……这样我们就可以把更多的精力放在带领团队去攻坚技术上。”

2020年,钟掘与中国第一重型机械股份公司合作建立了院士工作站。其间,双方团队紧密协同,通过数值模拟和系统仿真技术,对液压机的整机结构、多拉杆预紧技术等核心环节进行了多轮优化设计,最终完成了针对核电关键锻件(如一体化顶盖、稳压器封头等)的靶向设计方案。在此过程中,团队还专项研发了100MN多功能油压机,并于2021年成功投产,以满足核电、航空航天等领域对超大锻件的制造需求。

最值得一提的是,钟掘还主持了长征九号重型运载火箭铝合金超大构件制造的技术攻关,成功研制出10米级运载火箭贮箱整体过渡环、箱底挂板等关键构件。这些突破,为国产大型飞机、重型运载火箭等新一代航天装备的发展奠定了坚实基础。

通过院士工作站这一“产学研”平台,钟掘不仅将理论转化为实体装备,更推动了高端制造技术的自主可控,体现了其“极端制造”理念从蓝图到现实的完整路径。

耄耋之年始终坚守一线

钟掘在做研究的同时,还特别重视人才培养和学术传承,她教育学生的格言是“爱国、刻苦、超越”,并建立了一套从实验中激发想象力的教学方法。她认为,从事机械科研,要会传承,但更要创新。

钟掘常对学生说:“科研不是圈地,是开疆拓土。”她非常鼓励大家跨界创新。有位机械学科的学生想研究“生物制造”,钟掘不仅支持,还主动联系医学院专家搭建平台,鼓励学生“做我没做过的事”。这种开放的学术胸怀,让她的学术思想在不同领域长出新的枝丫。钟掘院士先后指导的30余名博士研究生、40余名硕士研究生和10余名博士后,多数已成为我国机械工程领域的中坚力量。

作为我国机械专业领域首位中国工程院女院士,钟掘继续在关键领域发挥指导作用。如今,年近九旬的钟掘依然活跃在科研一线,亲自指导课题,主持学术会议。多年来,她一直保持着自己的节奏。她精神矍铄、充满激情,身着深蓝色西装,银发梳理得一丝不苟,每天迎着朝阳,7点准时来到实验室,每周数次往返于车间与学术会场之间,甚至亲自带队深入戈壁、远洋试验场。

钟掘的办公桌上放着一块特殊的“镇纸”,那是一块刻有“1978”字样的齿轮残件。那是武汉钢铁公司轧机故障事件发生后,工人送给她的纪念品,时刻提醒她“自主创新的重量”。有趣的是,至今钟掘仍坚持手绘图纸,不用智能手机,她认为“手感能触摸到材料的灵魂”。

钟掘经常在学校食堂用餐,把出差和下厂视为“锻炼”。她说:“不停地发现、思考、破题,就是我的生活。”当学生劝她减少工作量时,钟掘笑道:“思考是最好的锻炼,难题是永葆青春的秘诀。”这种将科研视为生命常态的态度,支撑着她持续引领中国制造向“极端”领域迈进。

当被问到何时退休时,钟掘指着实验室墙上的中国地图说:“那要等到每一个重大装备都刻上自主创新的印记。”从武钢故障诊断的“技术反击战”,到引领“极端制造”抢占国际制高点,她用60余载的科研生涯诠释了“自强不息,科学报国”的初心。

在科技浪潮奔涌向前的当下,钟掘院士以一生践行“自强不息,科学报国”的信念。她在烽火童年汲取力量,于科研道路披荆斩棘,攻克无数“卡脖子”难题,推动“极端制造”从理念变为现实。她不仅在学术上成果斐然,更以开放的胸怀培育众多人才,引领中国制造不断攀登高峰。钟掘的故事,印证了她常说的那句话:“国家重大需求永远是首要的,自主创新是唯一出路。”这位耄耋院士对个人理想的极致追求,是一代中国科学家将国家命运置于首位的时代缩影。

编辑|张辰玥

本文刊登于《家庭百事通》2026年3期
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