| 词条 | 沈华生 |
| 释义 | 沈华生，冶金学家和半导体材料专家。他是中国工业高温沸腾焙烧技术的发明者之一；铼、锗等稀有金属提取和工业化生产的开拓者；为开创中国镓、砷等高纯元素和半导体材料的制备工作，以及提高中国半导体硅材料的质量和建立中国半导体硅材料工业化生产作出了突出的贡献。 中文名：沈华生 国籍：中国连云港 出生日期：1913年4月13日 职业：冶金学家 毕业院校：燕京大学 基本介绍沈华生，冶金学家。江苏连云港人。１９３６年毕业于燕京大学化学系。曾任重庆白调子矿冶研究所技士。建国后。历任重工业部综合试验所工程师，北京有色金属研究总院室主任、副总工程师、高级工程师，中国金属学会第三届常务理事。是第三届全国人大代表，第五、六届全国政协委员。１９５４年研究成功锌精矿高温沸腾焙烧技术。研究从钼精矿焙烧烟尘中因收铼，获得成功。对提高多晶硅及单晶硅的质量进行了研究，取得了成果。撰有《锌精矿的沸腾焙烧》等论文，著有《稀有金属冶金学》等。 人物简历沈华生1913年4月13日 生于上海市． 1936年 毕业于北京燕京大学化学系． 1936～1939年 任南京永利化学工业公司合成氨厂技术员。 1939～1942年 任重庆矿冶研究所技士。 1943～1945年 任资源委员会长沙锑品厂工程师。 1945～1947年 在美国考波公司所属的工厂、设计公司及研究所实习。 1947～1948年 任长沙锑品厂工程师。 1948～1949年 任上海锦屏磷矿公司工程师。 1949～1950年 任华北人民政府工业部矿冶研究所工程师。 1951～1953年 任重工业部综合试验所工程师。 1954～1958年 任重工业部有色金属试验所高级工程师，冶金室主任。 1958～1962年 任冶金部有色金属研究院高级工程师，冶金室主任。 1962年～ 任冶金部有色金属研究院（后改为北京有色金属研究总院）副总工程师。 沈华生-生平概况 上海沈华生，字君实。1913年4月13日出生于上海市，1915年随家移居北京。1932年考入燕京大学化学系，1936年毕业。大学时代日军侵犯华北，他积极参加抗日救亡运动，深感要抵御外侮，使中国富强，必须发展工业。他的家乡东海县有丰富的磷矿，有发展化学工业的资源和基础，所以他立志发展祖国的民族化学工业。 主要职务1936年沈华生大学毕业后，去南京永利化学工业公司合成氨厂工作。永利公司是爱国实业家范旭东创办的，总工程师是著名的工程技术专家侯德榜。在开始迈入社会之际，他就受到了侯德榜这一代人不屈不挠发展民族工业的爱国主义精神的深刻影响。当时该厂全套设备是由美国氮气工程公司制造，比较先进。在工作实践中他见到了现代化工厂的结构和规模，了解到科学技术与工业发展的关系，这对他以后的业务发展产生了重要的影响。 水利公司曾准备开发东海县锦屏磷矿，在氨厂内建设磷肥车间，但因“八·一三”上海战争爆发而停止。日本侵略军的飞机炸毁了永利氨厂后，他在侯德榜的率领下小规模生产硝酸铵，作为军工用炸药原料。1937年日本侵略军进攻南京，他随氨厂技术人员撤至汉口。1939年氨厂被迫解散，他转到重庆后峰岩矿冶研究所，从事锑白研究工作。1943年调到资源委员会长沙锑品厂，协助厂长进行建厂。该厂投产后，因日军进攻湘桂铁路，而一度迁至重庆。1945年他被资源委员会派到美国考波公司所属的工厂、设计公司及研究所实习，使他对科研、设计与生产的关系以及研究与开发的关系有了深刻的了解。这种认识对他后来的工作起着重要的影响。 1947年回国后，他在长沙锑品厂从事改良锑白质量的研究与开发，并取得了第一个科研成果。1948年沈华生调到上海锦屏磷矿公司工作。 1949年上海解放后，沈华生调到北京华北人民政府工业部矿冶研究所（其前身是重庆矿冶研究所），嗣后便长期在北京有色金属研究院工作。中华人民共和国成立后，他服从国家任务的需要，两度改变专业研究方向，由粉末冶金转向有色金属冶炼，最后又转向半导体材料的研制。在工作中，他善于学习，广泛涉猎各领域的科技书刊，虽然改变了专业方向，但也能随时掌握该领域国内外的发展动向。这是他成功的一条重要经验。 沈华生在研究与开发领域内，获得了一系列重大科技成就。50年代初，他研制的硬质合金与苏联当时同类产品相当；在工业上首先应用的锌精矿高温沸腾焙烧技术，脱硫、镉和铅，其效果达到国际先进水平。50年代后半期，在国内开拓了铼、锗等稀有金属提取的研究，并在技术上负责在吉林铁合金厂内建成了中国第一个铼生产基地和在云南会泽建成了中国第一个金属锗生产基地。50年代末期在中国开创研究制备高纯元素及半导体砷化镓材料。1962年任有色金属研究院副总工程师后，重点研究提高硅材料的质量，并在技术上以他为首建成了峨嵋半导体材料厂和北京2602半导体材料厂，为中国硅工业技术的发展奠定了基础。 1956年，他参加了发展周总理主持的全国1956～1967年科学技术远景规划纲要的制定工作，具体参予编写有色金属冶金、钦冶金及其合金、稀有元素和稀散元素的开采、提取和利用等几个中心问题。1979年他参加《中国大百科全书·矿冶卷》的编写工作，任有色金属冶炼分支学科编写组主编．并撰写了镓、铟、铊、锗、铼、硅、超纯元素等条目。他曾任中国金属学会和中国有色金属学会理事及半导体学术委员会主任委员。 沈华生于1956年3月参加重工业部第一届先进生产者代表会议。同年4月参加全国先进生产者代表会议。1962年列席中国人民政治协商会议第三届全国委员会第三次会议。曾当选为第三届全国人民代表大会代表，第五、第六、第七届全国人民政治协商会议委员。曾在七届二次会议期间提出《关于加强基础理论及尖端技术（高技术）的研究工作并增设工程技术基金案》 ，该案被评为优秀提案，获政协全国委员会的表彰。1984年他加入了中国共产党。 主要研究方向硬质合金合金刀1951年，重工业部将矿冶研究所和化学研究所合并成立综合试验所。沈华生在该所冶金室任工程师，主要从事粉末冶金工作。1952年对高速切削试验所需的硬质合金制备工艺进行了实验研究。从钨精矿制备BK型硬质合金，其关键问题是控制钨粉和碳化钨粉的粒度。按他所提出的工艺方法，可获得最佳的粒度分布，使BK-6型硬质合金刀片达到了标准要求，在二机部进行的高速切削试验中，性能超过当时苏联同类型的产品。 1953年指导朝鲜研究生研制了“铜—铅合金”，解决了使铜铅合金均匀分布的技术问题，用离心铸造法制备出合乎要求的铜铅合金，改进了产品质量，达到了军用卡车轴承的要求。 焙烧技术锌精矿1954年，重工业部成立有色金属试验所，沈华生仍任冶金室主任。他服从国家需要放弃了粉末冶金工作，转向重有色金属冶炼，对锌精矿沸腾层焙烧进行了试验研究。同年设计了中国第一台0．5平方米沸腾层焙烧半工业试验炉，建在葫芦岛锌厂。 沸腾层焙烧技术与过去多层焙烧技术相比，每平方米的产量高6．5倍；焙砂中锌回收率高2％～3％；二氧化硫浓度高1．5～2倍，大大降低了硫酸厂的投资。 当时他提出采用两种锌精矿焙烧制式：第一种是国外已有的低温沸腾层炉焙烧，温度为876℃，焙砂供应沈阳冶炼厂湿法炼锌用；第二种是国内外在工业上首次采用的高温沸腾层培烧，温度为1090℃。其脱硫、脱镉和脱铅率以及二氧化硫的浓度均高于前者，焙砂供葫芦岛锌厂竖罐火法炼锌用。为此后者于1956年获重工业部科技成果奖。1965年与葫芦岛锌厂共同获得国家发明奖，他是该发明的核心人物。 沈华生注重理论联系实际，提倡理论指导实践。火法竖罐炼锌过程中，炉子上部常常结成硬块，加料受阻，出现所谓“悬矿”问题，只好被迫停炉处理，从而严重影响生产效率。为解决这一迫切技术问题，他用Ｘ光衍射分析了“硬块”的晶体结构。从理论上证明了硬块产生的原因，并提出只要调整炉顶温度或ＣＯ与ＣＯ2的比例，就可以防止“悬矿”的生成。苏联专家接受了他的意见，改变了炉子上部结构，成功地解决了这个悬案。 开拓铼、锗等稀有金属的提取高纯元素的制备和砷化镓材料的研制工作 1954年重工业部在北京建立有色金属试验所。沈华生担任该所工艺设计组组长。1958年，有色金属试验所扩大为有色金属研究院，沈华生任第一冶金室主任， 主要成就铼工业生产基地中国第一个铼工业生产基地在东北吉林建成。金属铼的熔点高达3180℃，可用作耐高温材料。为了尖端技术的需要，有色金属研究院承担从吉林铁合金厂钼矿焙烧车间烟尘中回收铼的任务，沈华生任工作组组长。半工业试验在吉林铁合金厂进行，所需设备均由有色金属研究院自行制造，其中包括小型沸腾层焙烧炉和湿式收尘器等，回收率大于70％。半工业试验成功后，由设计单位现场设计了工业用湿法电收尘器。以沈华生为首设计了湿法车间，最初采用电解法提取铼，后改用铼酸铵氢还原法制取金属铼粉末。1959年在吉林铁合金厂内，建成了中国第一个金属铼的工业生产基地。 会泽氧化铅锌矿中国第一个金属锗工业生产基地在云南会泽铅锌矿建成。会泽氧化铅锌矿在16～17世纪已被发现，当时只能用火法冶金直接冶炼矿石，在矿山留有大量的古代炉渣。1950年以后按苏联专家建议，用反射炉熔矿，而后用烟化炉挥发铅锌，作为湿法炼锌的原料。为了回收炼锌过程中的稀有金属，沈华生具体负责技术指导，发现氧化铅锌烟尘中有锗的富集。采用湿法冶金处理烟尘，锗回收率达82％。但反射炉熔矿的试验并不成功，达不到设计能力，且脉矿难熔，熔炼时必须掺入含锗较高的古代矿渣，这对回收锗有利，而古代矿渣并不是长远性资源。为此，他对火法流程进行了重大改进，采用鼓风炉代替反射炉，从而解决了熔矿问题，为工业回收锗工艺流程奠定了基础。1960年完成了该工艺流程的工业试验。同年，设计单位据此进行了设计，在中国建成了第一个金属锗的工业生产基地。 制备高纯元素开拓了制备高纯元素的新领域。沈华生根据国外的发展动向，认识到未来化合物半导体的发展，首先要解决所需元素的纯度问题。1958年，他在国内开拓了铟、镓、铊、砷、银等高纯元素的研制工作。在他的指导下，将这些元素由2N或3N的纯度提高到4Ｎ或5Ｎ的纯度。1961年，在他的直接指导下，进行了制备6N高纯镓和6N高纯砷的研究。1963年分析23个杂质元素，检测结果达到了要求。1964年，6N的高纯镓和高纯砷分别获得国家新产品二等奖。 半导体砷化镓创建化合物半导体砷化镓的研制工作。1959年，沈华生在北京有色金属研究院组建了砷化镓化合物半导体研究小组，在他的直接指导下，用二温区炉进行镓、砷的合成和单晶生长。采用石英表面涂碳的方法，成功地解决了物料与石英舟皿的粘结问题，于1960年研制出中国第一个涂碳砷化镓单晶。 技术成就半导体硅材料硅半导体硅材料作为电子信息工业的重要基础材料，对当代高技术发展有十分重要的影响。1962年，沈华生任有色金属研究院副总工程师，负责提高硅材料质量的研究工作。当时他提出，提高硅材料的质量，首先要解决多晶硅的纯度问题。重点是除去三氯氢硅中的硼和磷。在他指导下，设计和建成了中国第一台石英筛板塔。在进行三氯氢硅的氢还原时，用硅芯代替易造成污染的钼丝或钽管作为发热体沉积超纯硅。在实现了还原炉硅棒电流自动控制后，在该院制成国内第一套符合工业生产要求、附属设备齐全的三氯氢硅氢还原炉。此外，还用干冰和丙酮为致冷剂，解决了还原炉尾气中的三氯氢硅和四氯化硅冷凝回收问题，使还原过程中硅的回收率由28％～40％提高到70％～80％。由于以上重大技术突破，大大提高多晶硅的产量及纯度。在此基础上，他对直拉单晶硅的制备进行了基础性研究，如调整固液界面、单晶生长与热场的关系、采用缩晶技术等。由于有自制的硅芯炉，拉制出国内第一根基座硅单晶，质量与当时国外先进水平接近。在他的指导下，该院还自行设计电极移动或料移动的两种区熔硅单晶炉，均先后在峨嵋半导体材料厂投产。当时国防科委所需新产品硅单晶绝大部分由有色金属研究院提供，为完成“两弹一星”的任务作出了贡献。 间断精馏法1964年，中国进行三线建设，沈华生参加了峨嵋半导体材料厂建设指挥部的工作，任总工程师。当时由于石英设备不适于工业应用，而含钛不锈钢耐盐酸腐蚀能力又不能达到要求，他决定采用间断精馏法，即用三个精馏塔轮换使用，减少了设备受腐蚀的可能性，从而增加设备使用寿命。经过一年的努力，该厂于1965年底建成投产，并一次试车成功，产品多晶硅及单晶硅的质量，满足了当时军工及民用的需要。1965年11月，冶金部召开现场会议，对该厂实现当年投产以及产品质量达到设计要求，作了高度评价。 三氯氢硅氧化铝1971年，沈华生任中国人民解放军总政治部2602厂总工程师。该厂是一个小型的硅材料厂，也是有色金属研究院的半工业试验基地。在他的指导下，2602厂在技术方面取得重要进展。为了解决设备的防腐蚀问题，他根据理论分析选用了超低碳含钼不锈钢代替含钛不锈钢。采用两相结构的方法，以提高焊接点抗应力腐蚀的能力，并严格控制不锈钢设备的抛光和钝化技术，取得了良好效果。为了去除硼、磷杂质，进一步提高多晶硅的纯度，针对该厂所用原料三氯氢硅纯度低、含铁量高的特点，采用氧化铝吸附法除铁。在实践过程中，沈华生发现：氧化铁沉淀具有与硼形成络合物的作用，可有效除去杂质硼。同时，氧化铝还能有效地吸附磷，因此，这种方法可作为精馏前除去硼，磷等杂质的辅助手段。从而他提出了制备超纯多晶硅的新流程：三氯氢硅氧化铝吸附→粗馏→精馏→氢还原，使该厂所生产的多晶硅达到了当时国际工业生产的先进水平。 稀有金属1987年，他在《稀有金属》杂志上发表了题为《三氯氢硅的精密精馏》及《三氯氢硅还原法生产超纯硅反应机理及工业实践经验》的论文，总结了他这一时期的科技成就，这一成就是沈华生以基础理论指导工业实践的成果，也是科研成果转化为生产力的典型。沈华生为中国硅工业技术的发展作出了突出贡献。 主要论著《自然科学》1 沈华生．用铝硅热法制造钼铁合金．自然科学，1952． 2 沈华生．有色金属沸腾层焙烧．有色金属，1956（1）：1～8． 3 沈华生．稀有金属冶金学．上海：上海人民出版社，1976． 4 沈华生，肖纪美．防止多晶硅生产设备中不锈钢腐蚀问题的理论基础和实践经验．稀有金属，1982（12）：3～22。 5 沈华生．中国大百科全书．矿冶卷，有色金属条目．北京：中国大百科全书出版社，1982． 6 沈华生．三氯氢硅的精密精馏．稀有金属，1987，11（2）：114～121． 7 沈华生．三氯氢硅氢还原法生产超纯硅化学反应机理及工业实践经验．稀有金属，1987，11（6）：421～426． 8 沈华生．当代中国的有色金属工业．稀有金属工业章第九节半导体材料工业，北京：中国社会科学出版社，1990．[1] |
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