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在2017年9月10日召开的中国500强企业高峰论坛之轻量化材料产业发展专题论坛上，曹春晓院士做了《钛与航空发动机的不解之缘》的主旨报告。台上的他娓娓道来，全场的气氛被他的热情和激情所感染，大家能深切感受到他对钛与航空发动机的情感，感受到他对事业的倾注。尤其是他结尾的那一段告白：“60多年来，钛与航空结下了不解之缘，而我从1956年以来，与钛、与航空结下了整整61年的不解之缘。现在我已经83岁多了，如果还有下一辈子的话，我还愿意再一次与钛、与航空结下终身的不解之缘。这是为什么呢？这是因为我深深感受到：钛的世界真的很精彩！航空世界真的很精彩！也正因为我那么爱钛、那么爱航空，所以我心甘情愿地为他们俩效劳，并从中获得最大的快乐！正是：献身至爱 乐之极也。既然我们与钛、与航空有缘，那么就一起去爱和呵护吧！衷心祝愿钛与航空相伴而行共同前进！衷心祝愿伟大祖国早日从航空大国和钛业大国发展为航空强国和钛业强国！”
如果不是在现场，很难产生如此强烈的内心震撼：这绝对不是一个83岁的老人，因为他的行动、他的言语、他的思想，没有一丝耄耋之年的垂暮，没有一片夕阳西下的忧伤。而是一位智者的容光焕发，以及在经历过种种考验之后，依然对事业与生活的极大热爱。
转眼到了北京的深秋，11月1日，在西山脚下的航材院又有幸与曹院士进行了深入的交流。曹院士仍旧是微笑的、亲切的，就如北京秋日里的阳光，让人温暖而舒服。听他讲完与钛合金的缘来缘往，更能体会和理解他的这份执着与热情：不仅源自一个科学家的追求，更源于他内心报效祖国的情怀，以及他对钛绵绵不绝的情愫。
不忘历史，方得始终。从他缤纷多彩的人生中选取一二他与钛的故事
，向前辈致敬！让吾辈自省！
图：曹春晓院士
曹春晓，中国科学院院士、著名钛合金学者、材料学家、国家级有突出贡献专家、中国钛合金研究与应用的创始人之一。现任中国航发北京航空材料研究院高级顾问、学位评定委员会主席、研究员、博士生导师，南昌航空大学教授、学术委员会名誉主任，中国航空研究院学位评定委员会副主席，国家国防科工局科学技术委员会委员兼大型飞机材料研制专家咨询组组长、国家大型飞机重大专项专家咨询委员会委员、中国航发科学技术委员会常务委员等。曾任南昌航空大学学术委员会主任，全国博士后管委会材料科学与工程专家组组长，中国机械工程学会塑性工程学会理事长，中国有色金属工业协会钛锆铪分会会长等。
图：曹春晓院士经历简图
他不断开创新型钛合金和钛-铝系金属间化合物及其制备技术，为我国在该领域赶超世界先进水平作出了重大贡献；根据再结晶和相变相结合的原理，创立了高低温交替热变形技术，解决了长期存在于大型钛合金零件生产中金相组织不均匀的关键问题；利用特定的相变模式，优化钛合金β转变组织形态和综合性能，首创BRCT热处理技术；利用形变-相变联合机制，创立钛合金冷却式β热变形强韧化技术；研究了钛合金的强化机制、阻燃机理、疲劳裂纹扩展特性等基础性问题，并取得了创造性成果；开创了具有中国特色的钛-铝系金属间化合物均匀化熔炼技术、锻造和热处理工艺，突破了“室温脆性”等技术难关，成功地研制出我国第一批Ti 3 Al合金航空发动机零件。1997年当选院士之后，曹春晓作为指导人，参加了阻燃钛合金、600℃高温钛合金、Ti 2 AlN 6 和TiAl金属间化合物以及TA15结构钛合金等重要课题的研究；作为首席技术专家，他主持完成了国家安全重大基础研究项目——“航空复杂构件精确成形过程设计与控制的理论和方法的研究”，并取得了重要的创新性成果。曹春晓先后获得国家级和部级科技成果奖16项，其中，全国科学大会奖1项，国家科技进步奖一等奖1项和二等奖3项，国家发明三等奖2项。他先后培养出5名硕士、19名博士和7名博士后，是北京航空材料研究院的劳动模范，早在1993年被航空航天工业部评为优秀研究生导师。鉴于曹春晓对我国科技事业特别是航空科技事业的重大贡献，他在1996年获光华科技基金奖一等奖；1997年当选中国科学院院士；2001年获中国航空工业系统最高奖——航空报国金奖；2006年获航空报国突出贡献奖；2012年获中国钛工业杰出贡献奖；2013年获航空航天月桂奖终身奉献奖；2014年获中国航空学会杰出贡献奖；2016年获中国钛科技终身成就奖。
图：2001年曹春晓（中）荣获航空报国金奖（中国航空工
1934年8月6日，浙江绍兴的上虞曹村曹荫培和妻子金巧云的第二个孩子降生，取名曹春晓。“春晓”是一个极富诗意的名字，这是曹荫培考虑到：一、孩子是拂晓出生的；二、“晓”字富有诗意，家喻户晓的孟浩然的一首唐诗就题名为《春晓》；三、“晓”字主要寄望于孩子将来通晓事理，做个有学问的人。三点而取。
时光流转，83年后的今天，曹春晓是国之瑰宝，是一个“工龄=钛龄=院龄”的院士。在他绚烂多彩的人生中，与钛的缘分始于他从小树立的科技强国之志。
1937年因父亲曹荫培在上海的生意有所起色，遂与母亲和兄长一同被接到上海；1940年开始就读于民生小学；1946年他考进了崇实中学。20世纪30年代到40年代，中国贫弱，饱受他国欺负，中华大地战火纷飞。虽然在父母的关爱中，他与兄弟姐妹幸福成长，但也耳闻了日本飞机在天空中肆意盘旋，轰炸、扫射上海居民区。随着年龄与学识的增长，他更加体会到国家弱小、国防薄弱的痛，这也激发了他立志国防事业、用科学技术制造先进武器抵御外辱的决心和志向。
1949年他考入南洋模范中学就读高中，1952年他考入上海交通大学。1956年他以优异的成绩从上海交通大学机械制造系金属压力加工专业毕业。原本系里执意将他留下从事教学工作，但是曹春晓更希望到国防科研单位，所以他找到系主任周志宏，将从小学、中学到大学的见闻想法和志愿娓娓道来，“我要实现我的志愿，我要看到祖国国防的强大，我要看到外国人再也不敢欺负我们，我要为国防科技奉献终身”，最后系主任被他的赤诚打动。同年8月底，他来到北京航空材料研究所（中航工业北京航空材料研究院，现今的中国航发北京航空材料研究院），踏上他的国防科研之路，同时为能够成为一个重要的国防科学研究所的创建者之一而自豪。
北京航空材料研究所（简称“航材所”）是专门从事航空材料研究的机构。1949年11月11日，中国人民解放军空军正式成立。1950年5月，中共中央颁发了《关于航空工业建设问题的指示》，要求原有工厂恢复修理工作，并提出试制计划，改造工厂，以充实设备，同时还提出了“组织建设航空工业研究院”的任务。1951年4月26日，国家正式成立航空工业管理局。周恩来总理在一次会议上说：“目前，我们甚至连绣花针和自行车都不能生产，但却必须先要学会制造飞机。”根据当时我国的实际情况，周总理提出了“先维修、后制造”的正确方针。1953年，第一个五年计划开始执行。航空工业的主要任务开始由维修转向制造，但在转型过程中，由于没有自己的设计和研究机构，没有自己的材料标准，在飞机研制过程中，不敢用国产材料，以至连极普通的材料如布带、油漆、棉布等都要向苏联订购。有一次，在订货谈判中，苏方人员看了货单后说：“苏联的阿立夫油就是从你们中国进口的桐油。你们还要向我们来订货吗？”从这样的尴尬中可以看出：一个国家如果没有自己的航空科研机构，航空工业的命运就不能牢牢地掌握在自己的手中。
1956年2月，中共中央政治局会议通过了《中共中央关于知识分子的指示》决议。根据会议精神，在周恩来总理和国家科学规划委员会负责人陈毅、李富春、聂荣臻的组织领导下，数百名科学家联合起来编制了《1956—1967年国家科学技术发展规划》。颜鸣皋教授（后为北京航空材料研究所钛合金实验室主任）也参与其中。12年的科学技术发展规划中，确定了572项重点科研任务，其中有72个重中之重的攻关项目，钛合金研究就是这72项之一，这无疑为钛合金的迅速发展开辟了一条康庄大道。1956年4月7日，中苏两国政府签订了关于苏联援助的补充协议书，将航空材料研究所列为苏联援建的156个项目之一。
北京航空材料研究所及其钛合金实验室，正是在这样的历史背景下成立，1956年5月26日在东皇城根的北京工业学院（旧址）礼堂召开了研究所成立大会。1956—1957年，先后有两批共13名苏联专家来到北京航空材料研究所。
如果说进入航材所是曹春晓实现国防科研理想的开端，那么参加筹建钛合金实验室则正式开启了他的钛合金征程。
钛合金是在20世纪50年代才开始走向工业化生产的新材料。第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。虽然北京有色金属研究院从1954年开始研制海绵钛，但是在当时国内并没有钛合金的研究和应用。
1956年，颜鸣皋教授
从北京工业学院
借调至北京航空材料研究所，负责筹建钛合金实验室。当时既无设备又无钛合金专业人才，颜鸣皋将这些刚走出校门的年轻人分成两组：一个是设备组，负责调研、采购或自制所需要的设备，由傅作义当组长；二是科技资料组，负责钛合金技术资料的查阅、收集，由曹春晓当组长。就这样，曹春晓正式进入钛合金领域。这也成为他矢志不渝，倾注毕生心力，一次次勇攀高峰的事业。
我刚来时，621所
还没有钛合金实验室。研究所的所长（魏祖冶）有想法要筹建钛合金研究室。所以我的运气还可以，来了以后正好要筹建这个（钛合金实验室）。魏所长找我问“你愿不愿意搞钛合金？”我说“什么钛合金啊？”那个时候钛合金我也不懂，在学校里钢和铝合金都听到过，钛没听到过。魏所长说“这个材料比较先进，国外刚刚用，所以我们要筹建一个钛合金实验室，你是不是可以当颜鸣皋教授的助手，一起来做钛合金？”他那时候还挺民主的，说“你考虑考虑再答复我”。我也不懂，就找资料看，一看这是一个新东西，非常新而且很重要，是飞机及其发动机很重要的关键材料，一看情况马上就同意领导安排，后来参加筹备工作。
——曹春晓口述，2017年
1957年元旦，钛合金实验室正式成立，这是我国第一个航空钛合金实验室，由颜鸣皋教授担任实验室主任。在细致认真学习了颜鸣皋教授的《钛和钛合金》系列讲座，以及一次次与颜教授的沟通交流后，尤其在颜教授讲到“1895年，H.Moisson在电弧炉内用碳还原TiO 2 （矿石原生钛）获得了纯度为98%的钛，但在那时，人们认为钛是不可加工的很脆的金属。1910年，M.Houter用钠还原法制得了纯度为99.5%的钛，可在高温下加工，但在常温下还是很脆的，不能加工。1925年，A.E.Van Arkeld用碘化钛分解法获得纯度达99.9%的钛，在室温下也可加工，但产量很小，无法工业化。1940年，W.Kroll用镁还原TiCl 4 获得了海绵钛，才使钛可用于工业生产……”时，曹春晓深深认识到在金属家族中，尽管钛是一个才有几十年历史的、刚刚兴起的新成员，还处于探索初期，但未来肯定前途无量。他从心底感谢颜教授这位自己钛合金的启蒙老师。也从此，他更加热爱自己所从事的专业，更加如饥似渴地学习钻研。
图：1958年时任北京航空材料研究所所长
束之高阁的科研成果仅是孤芳自赏，将科研成果转化为应用从而推动产业发展，不仅是研究的价值所在，更是科技作为生产力的核心体现。
如何打开钛合金在我国航空领域的应用？这是曹春晓在进行了几年钛合金科研之后，苦苦思索的问题。终于在1964年，事情有了眉目，并很快有了实质性进展。
从1957年钛合金实验室建立，一眨眼七年时间过去了，尽管航空材料研究所已研究钛合金多年，但当时还没有一个钛合金零部件应用到航空发动机上。如何打开钛合金在我国航空领域的应用成为当时最紧迫的战略问题，也是彼时作为专业组组长
的曹春晓需要突破的难题。所谓“一代材料一代飞行器”，这不仅关系到我国航空产业的发展诉求，也关系着钛合金的价值体现。
选择哪种合金材料，是自己发明还是使用成熟的合金材料，这是首当其冲的一个问题。结合以往发明而用不上的经验教训，考虑到Ti-6Al-4V是世界范围内成熟的钛合金，并且已经在发动机经过考验，更容易被接受等方面综合因素，最终选定Ti-6Al-4V作为开路先锋。
选择哪种钛合金是首当其冲的一个问题。我们之前七八年里搞了一些新的合金成分，但最后发现用不上去，搞飞机和发动机设计的人不敢冒然选用。结合以上经验教训，考虑到Ti-6Al-4V是当时世界上最成熟的钛合金，已经在国外的发动机上广泛应用，容易被国内的发动机设计、制造人员接受，因此决定在合金选择上以Ti-6Al-4V为突破口。Ti-6Al-4V（对应我国牌号TC4）是指90%的钛，6%的铝，4%的钒，它是美国1954年发明，1956年经过发动机试车考验的，名声一下子大起来了，世界上都知有Ti-6Al-4V这个钛合金，因此我们选定的突破口就是Ti-6Al-4V，以它做一个开路先锋。
——曹春晓口述，2017年
选什么应用点作为突破口？在综合考量减重效果和突破性要求后，最终锁定发动机的转子零件——叶片。
那么从什么地方开始应用钛合金？用到飞机上，还是发动机上去？想来想去还是认为先用到发动机上最有效，也最容易看到减轻结构重量的效果。因为发动机转得很快，一分钟一万多转，离心力很大，还要求优良的疲劳性能。不锈钢重，比重是7.9左右，钛是4.5左右，比强度就高了，离心力也小了。对于新设计的飞机来说，发动机每减轻一公斤，飞机的重量就相应减轻8～10公斤。这样一来减重效果最好。钛合金用在发动机的转子叶片上是最适当的地方。因为转子零件是使用条件最苛刻、最容易出问题的地方。这个（转子零件）应用通过了，别的地方就好通过了。结论是：用在发动机上比较好，用在发动机里面的转子零件比较好。最后确定了材料是Ti-6Al-4V，应用在发动机的转子叶片和盘上。所以我们方案就确定了：在老的发动机上，用它（钛合金）代替钢，老的发动机比较成熟。当时用得比较多的发动机是涡喷6发动机，歼6飞机，强5、歼12也用涡喷6发动机。1964年申请这个项目，1965年正式开始，1966年就试车成功了。
——曹春晓口述，2017年
正是经过严谨的反复思考，确定钛合金在航空工业应用的突破口是发动机转子零件——转子叶片和盘，将Ti-6Al-4V（TC4）应用于发动机的转子叶片和盘上。凡事预则立，钛合金在我国航空工业的应用突破方向已定，也恰逢部院合并契机，在刘鼎院长的支持下，这一重大科研项目获得大力支持。105万元课题经费不仅是一种支持和保证，更是一种莫大的鼓舞和信任，TC4项目怀揣着“耕耘钛业、献身航空、报效祖国”的心愿起航。
那时候在钛方面比我们早的是有色总院。有色总院大概1954年开始搞海绵钛，但是搞合金和航空应用我们是第一个。当时的主任换了留苏回来的（王金友）。我跟他说了我的想法，他跟我想的一样。那个时候正好是部院合并
，研究院与航空工业部本来是分开的，搞设计、搞研究的，都属于航空方面的研究院，第六研究院。部院合并之后，刘鼎是院长也是副部长，他赞同我们的看法，这个项目就搞起来了，给了105万元。当时（1965年）来说，105万元很顶事。就组织有关的工厂——苏家屯有色金属加工厂和发动机工厂一起来上这个项目。
——曹春晓口述，2017年
这一项目分成两个题目——叶片和盘。曹春晓担任研制Ti-6Al-4V合金压气机叶片的题目负责人，但作为专业组组长，他还要兼顾两个课题的交流、沟通和协调；沈桂芹、刘立志、张仁东、王定华等同志是研究所内的题目组成员；主要合作单位是成都的420厂。
1965年，曹春晓几乎把全部精力都投入到课题工作中。他率领课题组在研究所里熔炼了一个 Φ 140毫米的Ti-6Al-4V铸锭，并在仔细研究锻造和热处理工艺的基础上，获得了性能合格的棒材。接着便到成都的420厂研制首批涡喷6发动机第一级和第六级压气机转子叶片，通过不同工艺参数的对比实验，确定了工艺规范。其后，又马不停蹄地进行了扩大试验，与沈阳有色金属加工厂合作研制出了较大规格的铸锭，将其拉到航空材料研究所锻成棒材后，再运到成都420厂制成100多片涡喷6发动机第一级压气机转子叶片。
科研成果及其转化从来不是一帆风顺，不仅有技术挑战，还有产业结合、产品加工、应用环境等各环节的协调与匹配，新事物的未知风险也处处存在。1965年曹春晓更是遇到了诸多问题，首先是种种技术难关，制作过程的难题，包括熔炼、锻造、机加工和检验，每一个环节都备受考验。
第一关是熔炼。在研究所里熔炼 Φ 140毫米铸锭时，发现了TiN、W等夹杂物，于是在苏家屯有色金属加工厂扩大实验时，加强了对原材料海绵钛的检查和挑选，避免了夹杂物的产生。
第二关是锻造。在过去研制T-8叶片的经验基础上，又做了Ti-6Al-4V的工艺试验，从中得出了明确的结论：为了提高叶片的高周疲劳强度并进一步降低风险，必须采用α+β锻造工艺以获得细小等轴的显微组织。与此同时，锻造过程中采用了提高模具预热温度和使用安瓶玻璃润滑剂等工艺方法解决了重皮和粘模的问题。
第三关是机加工。由于420厂从未制造过钛合金叶片，对钛合金导热性能等特性不了解，因此，当钛合金模锻件送至机械加工车间铣削叶身时，刀具烧损很快，磨削过程叶片表面又很容易产生过热，工人叫苦连天，都说没法干了。虽然机械加工不是曹春晓的本行，但为了解决工作难题，他赶紧找资料学习钛合金机械加工方面的知识，并与工厂技术人员和工人一起分析原因，研究解决办法。后来调整了进刀量、刀具角度、转速以及冷却液用量等，最终解决了铣刀损耗太快和磨削时过热导致钛合金叶片高周疲劳强度显著降低等关键问题。
第四关，检验关。通过前三关的控制，已有效提高了钛合金的使用可靠性，但仍难保证每个装在发动机上的叶片都不存在影响使用性能（特别是疲劳性能）的隐患。为此，曹春晓特别重视把好最后一道关口——检验关。除了对每个叶片进行X光、荧光和超声波检查以避免内部和表面缺陷（夹杂、裂纹等）外，还探索出了在精抛光之前，对叶身进行100%表面低倍腐蚀检查的方法。如果用肉眼能看出清晰的等轴晶粒，那么高倍放大下的金相组织一定是片状组织而不是等轴组织，这样的叶片就不能使用。叶身表面低倍腐蚀检查还能查出夹杂物和磨削过热区等缺陷，从而防患于未然。
该项目技术上的难关比较多，钛合金真正进入工程应用时，其制造过程里有很多问题。研制过程从原材料到最后的零件叶片，每个环节都有很多曲折。但是最后也都一一给攻下来了。另一个是后来试车过程里又发生了一个小插曲，差一点不让试车。
在研制过程中，第一个挑战是熔炼。除海绵钛外，还要加入很多合金成分，在一块真空熔炼后就获得铸锭。这个铸锭出现了夹杂，也就是有氮、氧空气污染后的夹杂在里面，而叶片在使用时有振动疲劳，这些夹杂就会成为疲劳破坏的起源。这个问题比较难，后来通过熔炼工艺攻关解决了，铸锭不再有夹杂了。
第二个挑战是锻造过程中的粘模问题和叶片锻件的金相组织控制问题。锻造工艺好坏直接影响叶片的金相组织。锻造工艺不好的话，就出现不好的组织，不好的组织它的疲劳性能也不行。后来我们在不同的金相组织控制上做了不同的锻造工艺的对比，搞清楚了怎样保证得到一个比较好的金相组织，得到比较好的力学性能，从而保证使用可靠性。锻造过程的另一个问题是锻件和模子粘在一起的问题。钛合金在高温模锻时，流动比较厉害。钛的表面氧化皮不破的话，钛跟模子是不会粘在一起的，氧化皮本身是有隔离的作用。但是氧化皮一破，里面新的钛合金金属一出来，跟钢的锻模粘得牢牢的。钛黏性特别大，不锈钢不存在这个问题。钛合金代替钢之后，锻件和模子粘在一起，就锻不下去了。后来我们发明出一种玻璃润滑剂，把打针用的安瓶的玻璃，用球磨机磨碎了，再跟其他的溶液混在一起，搅好了以后就喷在锻造坯料的表面，锻造就不粘了。因为TC4合金的锻造温度是920℃，这个安瓶玻璃的软点稍低于920℃，恰好起到较好的润滑和隔离作用。这在工艺上是一种创新，解决了锻造中的第二个难题。
第三个挑战是机械加工。叶片锻造出来了，进行机械加工。原来的叶片是不锈钢的，工人对不锈钢加工工艺很熟练，对钛合金的切削性能不了解，所以用什么铣刀（包括刀具的参数等）和切削工艺都是按照不锈钢的。比如刀具前角后角按照不锈钢的刀具去做，一下子刀具就磨坏了、就烧了。加工一片钛合金叶片，七八个刀子都下不来，而原来一个刀子可以加工几十片、至少十几片不锈钢的叶片。因为钛是新的材料，技术人员和工人不了解钛合金机械加工的特性，也就是对钛合金的“脾气”不了解，“伺候”不了它，工人就不干了，技术人员也蒙了。我本人不是搞机械加工的，主要是搞材料、搞锻造的。锻造我熟悉，因为我在交通大学学的就是锻造专业，但机械加工不是我的本行，而是有另外一个专业。当时没办法，我就自己找机械加工的书和国外资料看，才知道原来钛合金不能像不锈钢那样加工，它们加工的参数不一样、冷却剂不一样，因为钛合金的导热性差，所以刀具磨的角度不一样，而且还要用冷却液。不锈钢可以不用冷却液，但是钛合金一定要用冷却液，刀具才不会烧坏。可以说，在机械加工碰到的困难是曾经最伤脑筋的难题。我们国内也是第一次碰到，别人都没做过。我看过资料后，把钛合金的资料、钛合金机械加工的特性跟车间的工艺技术人员做了介绍。之后，总算把这一关也过了。
机械加工出来以后，还做了很多无损检测，最终都过了。从合金的熔炼一直到最后叶片加工出来，就花了一年的时间，当时时间很紧迫，要赶试车的进度。我们国家第一个试车的装有钛合金叶片的发动机就是654号涡喷6发动机（1965年第4台发动机），是我们国家第一个装上钛合金叶片的发动机，具有里程碑式的历史意义。
——曹春晓口述，2017年
作为第一个“吃螃蟹”的人，曹春晓不仅要攻克技术难题，还要解决试车过程中的插曲，面对各种现实的压力。本来计划新年前装车试车，但事到临头，厂里有些同志因为担心没把握、出了问题不好交待而犹豫，被迫暂停下来。曹春晓做了进一步反思，这次试验的确非常关键，如果有个闪失，作为题目负责人，个人名誉受损是小事，但发动机损毁是大事。更严重的是钛合金在航空工业上的应用如果首次出师受挫，今后的局面就不知如何才能打开。
第一个吃螃蟹的人，胆子要大一点，有一点冒险精神，没有别人经验参考，都要自己摸索。机械加工好的叶片装上去了，我非常高兴，我们课题组的其他同志也很高兴，虽然费了很大劲、很辛苦，但是第一台试车的发动机成功装上了我们的钛合金叶片。这是个新的东西，很神秘。而我们的叶片装在发动机最前面，如果要是坏了，断了的叶片像剃光头一样往后打，会把后面的叶片也打坏。厂里有个领导也没接触过钛合金，他觉得很担心，说不行不行，还得把它拆下来。好不容易装上去了又要拆下来，这个事情让我比较焦急，压力很大。因为风险肯定是存在的，完全有可能出毛病。我是这个项目的负责人，所以压力更大。如果拆下来没完成任务，不仅国家花了105万（虽然没都用光）经费，而且表明了叶片应用进行不下去，钛合金的突破口就打不开了。我考虑了风险大小，一步步回想，从熔炼开始，第一，我觉得金相组织我有把握，因为我都检查过了，应该都没有问题；性能也都检查了，没有问题。第二是回想有没有夹杂，我们每一个叶片都用超声波检查了，用超声波就跟看有没有瘤一样，很仔细地查看有没有异常的波。我想来想去，觉得风险度已经降到最低了，我们已经做了很多的工作，包括安全的可靠性方面。叶片还是要上，如果不上那么新东西永远都上不去。所以我花了很多功夫去说服领导，也跟部里的领导汇报，希望领导理解，叫他们做做工作。就这样，叶片总算没被拆下来。
虽然叫654号发动机，实际是在1966年春节期间试车。全厂都非常关心，因为试车成功或失败都影响太大。我们都参加了整个试车现场，我当时的确压力很大。如果试车失败了，（钛合金）那以后更难上了。这个项目对我来说真的是举足轻重，担子比较重。
——曹春晓口述，2017年
后来经过题目组成员和有关领导的反复讨论，最终下定决心试车。因为科学实验必然存在风险，但是为了我国航空发动机事业的发展，在充分科学验证数据为依据的基础上，承担一些风险是值得的。
因而1966年春节，在成都航空发动机厂的车间里进行了试车。即使五十多年过去了，现在回想起来，当时的情形对曹春晓来说依然历历在目，当时的心绪仍搅动他的内心，忍不住潸然泪下。不能忘怀的除了当时的激动，还有那屏息凝神的紧张，犹如立身悬崖边上的砰砰心跳，手心里更是一把一把的冷汗。这批TC4钛合金叶片是他和整个课题组一年多来几百个日日夜夜全部的心血结晶，但这毕竟是我国第一批参加试车的钛合金叶片，即使从熔炼、锻造、机加工和检测都层层把关，有科学的数据，但万一总是存在的。如果失败了，个人荣辱事小，国家损失事大。如果失败了，眼前这价值近百万的发动机就会被眼睁睁地毁掉，因为那破碎的钛合金叶片会把后面一系列不锈钢叶片和其他零部件打坏，造成经济损失、耽误生产任务；长远来看，钛合金在航空领域的应用前途将更加渺茫了。在试车车间里，曹春晓强忍住自己内心的起伏，跟所有人一起屏息注视着发动机，伴随着隆隆的呼啸声，发动机运转着，1分钟、2分钟……1小时、2小时、3小时、4小时过去了，运转正常，各项测试数据完全符合要求，钛合金叶片经受住了严峻的考验，先期试车成功了。那仿佛跳到嗓子眼的心终于渐渐恢复正常，TC4钛合金叶片作为开路先锋使钛合金在航空领域应用迈出了关键的第一步。
一个32岁的年轻人，一个团队，一年时间的倾力付出，一个新材料从熔炼、锻造成型到应用，一场硬仗，就在1966年的春节期间画上了圆满的句号。从此钛合金应用局面打开，“搞设计、搞制造的人慢慢都认可，阻力越来越小”，这对于我国航空发动机、对于整个钛合金行业意义非凡。
勇于担当，这个风险不冒不行，不冒风险新东西怎么上去。但是因为我们没有经验，也许有的地方不知道，可能出问题，能把风险降到最小就可以了。比如说机械加工如果有一点表面疵点就可能成为疲劳源而导致叶片疲劳破坏，想起来是后怕的，另外有的地方也不一定是你预想的那样。所以当时在试车现场，发动机开始转起来的时候内心特别紧张，只不过当时不会显露那么紧张，1分钟、2分钟转过去了，1小时、2小时、3小时、4小时转过去了，转了几个小时之后，我估计不会有什么问题了。试车100小时的前面这几个小时最关键。试车通过之后大家都非常兴奋和激动。现场所有的领导、课题组的人，觉得这个春节过得有意义。
——曹春晓口述，2017年
1979年，国防部决定用歼8II等新型歼击机装备空军。新型机所用的发动机为涡喷13系列，钛合金用量占总结构重量的13%。这种发动机需要一种耐热温度比TC4合金高100℃、拉伸强度比TC4高100MPa的TC11钛合金，用以制造第三至第八级压气机盘、转子叶片和第一至第七级静子叶片。考虑到该合金的研制特别是盘模锻件研制的难度大，为了保证涡喷13发动机的研制进度，冶金部和航空工业部联合向上打了报告，拟向国外订购相应的盘模锻件及材料，国家计委为此批了500万美元用于向国外订购。
此时航空部材料应用技术处主管曾凡昌提出挖掘航空工业系统“三线”专业锻造厂的潜力并与部内外有关单位联合研制TC11钛合金盘的建议。曹春晓知道后，觉得真是心灵相通，与他想到一起了。于是，作为钛合金专业组组长，他向有关领导表示了全力支持这一建议的积极态度。这一建议很快得到北京航空材料研究所领导和15室王金友主任等的积极支持。在航空部领导的协调下，很快成立了TC11钛合金材料、盘模锻件研制的联合课题组，由部内外的贵州安大锻造厂（简称“安大厂”）、上海钢铁五厂、420厂、西北工业大学、602库等单位参加，由北京航空材料研究所负责。
1980年，该课题正式启动。曹春晓担任总课题负责人，他知道这个课题的难度和风险相当大。因其如此，也正是为国争光、贡献才智的好机遇。“明知山有虎，偏向虎山行”，这是曹春晓与生俱来的勇于探索、执着追求的品格。为了降低风险度，避免出现重大损失，他决定在上海钢铁五厂投料进行大炉研制前，先搞一个先锋批（即首批）盘模锻件研制。由北京航空材料研究所配料并压制电极，然后在北京有色金属研究总院熔炼成中等尺寸的TC11钛合金铸锭（ Φ 230×1010mm，170kg），再在北京航空材料研究所的3吨自由锻锤上开坯并反复镦拔成饼材，最后在安大厂的10吨模锻锤上锻成涡喷13发动机的第三和第六级压气机盘模锻件各一个。这一先锋批研制，很快突破了“模锻成形关”和“组织性能关”，模锻件的形状尺寸、金相组织、力学性能和超声波无损检验结果都达到了预期指标。
图：在安大厂研制成功TC11钛合金盘模锻
TC11合金压气机盘的研制成功，既有技术上的创新，发明了新的锻造工艺解决了大锻件组织性能问题，又有经济效益和社会效益，当下就为国家节省了500万美元。500万美元在当时不是一笔小数，那时一斤粮食才一角多人民币。这对钛合金和航空领域是一个新的开端。TC11合金科研成果在先后获1983年度航空工业部科技进步奖一等奖和1987年度国家科学技术进步奖一等奖后，名声大振。
图：研制成功的TC11钛合金涡喷13发动
大锻件组织性能问题一直是难以解决的老大难问题，通过实践，找到新的工艺路线，采用高低温交替锻造工艺将其解决，这一项工艺创新得益于曹春晓勤思考“三思”习惯、敏锐的观察力、“移花接木”的大胆尝试以及哲学的辩证思想。
TC11从原材料到制成最终零部件有若干创新点，但主要是锻造工艺上的一个创新，意义比较重大，所以最后得了国家科技进步奖一等奖。这可能是我整个钛梦里协作单位最多的、合作科研团队最大，从意义上也是比较大的一个项目。
立项的背景是当时我们国家有些新的歼击机要用涡喷13发动机。这种涡喷13发动机设计里钛合金占13%，用得比较多。钛合金主要用在压气机叶片和压气机盘等。这里面难度最大、最关键的是压气机盘。（因为）盘大，组织性能很难均匀，高倍组织和低倍组织都不均匀，组织不均匀以后性能不均匀，这一薄弱环节可能导致不安全、会出问题。合金用的是新的TC11，当时我们国家在此领域还不成熟，解决不了组织不均匀的问题。过去TC4要做盘，也存在这个问题。我专门在自己的研究院里搞了一个小项目，专门研究怎么锻造，用什么样的锻造工艺能够解决大锻件钛合金组织的均匀性问题。大锻件的组织不均匀这是老大难的问题。我们单位是苏联重点的援助对象，1958年由苏联专家到我们院里帮助建设，指导我们包括钛合金的工作开展。这个时候苏联专家建议改善组织性能，靠反复镦拔，切成一段一段，镦了拔，拔了镦，反复镦拔，改善大锻件的组织性能。在TC11之前，发现TC4钛合金大锻件5镦6拔有改善，但依然很难解决这个问题，（虽然）工人很辛苦。
有一个偶然的机会，在TC4的加热和锻造过程中，我发现两头组织不一样，一个大棒材，这一头好，另一头不好。我做记录比较详细，本来按照苏联专家带来的钛合金锻造工艺的说明书，说钛合金不能空烧，所谓不能空烧就是加热后不能不锻，但是没说为什么不能空烧。我就想会不会空烧是造成组织不均匀的原因，检验结果却发现空烧的那一头组织均匀，不空烧的那一头反而组织不均匀。就经过反复思考，终于悟出了道理。“三思而行，行而三思”是我总结出来的，做事之前要三思，做了之后还要三思。于是我想来想去，是不是我的实验记录记错了。后来确定我没有搞错，空烧从原理上有可能真的反而好了，因此把不好的那头再空烧一下，也好了，虽然也不是非常好，但是比空烧前好得多了，说明在高温下空烧反而改善了组织均匀性。后来联想到过去我们锻出的饼坯，中间变形厉害的地方（组织）又均匀又细小，可能就是相当于空烧。因为钛合金的导热性很差，锻造的机械能量变成热能而又传导不出来，里面的温度会升高，等于高温空烧了一次。但是空烧时间比较短，不像炉子里加热时间长，而是短时间温度上去了。通过联想（行而三思）后发现了这些关联，也找到了灵感——采用这样的工艺会不会更好，即在低温下经过足够变形量的锻造后，再进行高温“空烧”或高温锻造，得到的组织是最好的。于是，我们就想出了高-低-高-低锻造工艺，也叫高低温交替锻造工艺：第一个“高”指铸锭开坯仍采用往常的高温锻造；然后再在低温下加热进行足够变形量的锻造，第一个“低”；接着再加热到高温进行空烧或出炉锻造（即第二个“高”），从而使锻件获得均匀细小的宏观组织；最后在低温下加热进行足够变形量的锻造，第二个“低”，从而获得均匀、细小和等轴的显微组织。
TC11项目要上了，担心TC11锻造出来不过关，就要花大价钱买国外的。1980年国家计委批了500万美元要买国外的料。我们自己的工艺是不是可行呢？于是我主动提出我们是不是承担这个项目，自己研制，不买国外的。结果把TC4做的工作用到TC11上，移花接木。部里列了这么一个项目，和有关材料厂、锻造厂合作起来干，很快就干成了，没有耽误发动机的进度，外汇也省下来了，满足了两种歼击机发动机的急需。这个项目无论是经济效益，还是社会效益都可以，技术效益也比较好，解决了长期的问题，所以最后得了一个国家科技进步奖一等奖。而且TC11是到现在为止航空领域用得最多的材料，比TC4还用得多，也推广应用到航天。
——曹春晓口述，2017年
图：曹春晓在认真观察判断钛合金的显微组织
“一代材料，一代飞机”是航空发展的真实写照，材料与飞机既相互依赖，又相互推动。100多年以来，航空结构材料变化大致经历五个阶段：第一阶段20世纪10年代，以1903年美国莱特兄弟发明飞机为起点，在20世纪的第一个十年内，飞机机体结构主要是木、布结构，发动机结构材料以钢为主；第二个阶段20世纪20年代—40年代，由于飞机速度变快，木、布材料支撑不住，飞机的结构材料主要是铝合金跟钢；第三个阶段20世纪50年代—60年代，50年代钛合金作为工业新金属材料在世界上出现，并被发现很适合用作飞机的结构材料，此后钛合金正式成为航空材料，与铝、镍、钢共同作为飞机的结构材料；第四个阶段20世纪70年代—21世纪初，复合材料以更高的比强度，逐渐成为飞机机体重要的结构材料；第五个阶段21世纪初以来，飞机结构材料仍是铝、镍、钛、钢、复合材料，但各自所占比重有所变化，飞机机体结构材料从原来铝合金为主变成以复合材料为主，与此同时，复合材料也逐渐介入了发动机中。
表1 航空结构材料五大阶段
对飞机而言，结构重量很重要，与比强度（强度/密度）直接相关。钛合金在600℃以下的温度比强度最高，铝合金与钢均不如钛合金，因此，钛合金用量不断创新高。目前，我国C919客机钛合金含量是8%左右，与波音777相当，但是和波音787、A350的14%～15%钛合金用量相比仍有差距。民用飞机考虑经济性，钛合金用量不太高，但在军用飞机上，钛合金用量更是惊人。比如最高纪录的保持者F-22，钛41%、复合材料24%、铝合金15%，从此前铝合金为主转变为钛合金为主；此外，F-35有27%的钛；美国的轰炸机，如B1轰炸机21%的钛，B2轰炸机26%的钛；历史上，SR-71高空侦察机，钛用量最多，达93%，号称钛飞机，它的飞行速度达音速3倍，飞行高度是3万米到2.4万米，因与空气摩擦机体表面温度很高，故必须使用钛合金。
材料工业是航空航天工业的基础，它的发展决定着国防工业所能攀爬的高度，正所谓“一代材料，一层高度”。在轻质和减重方面要求“斤斤计较”、“克克必争”的航空航天领域中，要实现飞行器的减重，除了优化结构设计外，最主要的是采用新型材料和改型材料。钛合金作为高强轻质材料，在航空航天领域至关重要。因为航空航天产品不仅要确保高可靠性、高耐久性和长寿命，更要面对超高温或超低温、高真空、高应力、强腐蚀等极端条件，所以结构材料（如高温钛合金等）的挖掘，将对我国航空航天事业产生重大影响。也正是因为有越来越多像曹春晓院士这样的国之栋梁的付出，使得中华民族的伟大复兴之梦越走越近，并终将得以实现。
“钛的世界很精彩，金相组织很漂亮，五颜六色”这种对钛的深爱，让人动容。60多年钛路，曹春晓大大小小的成果无数，无论是高温钛合金的研制，钛合金压力加工工艺的研究，AHLT工艺（高低温交替热变形工艺）、TC4钛合金叶片、TC11合金压气机盘、BRCT热处理工艺的首创，还是550°C高温钛合金、Ti 3 Al基合金研制等等，凝结了他60多年在钛与航空领域奉献的心血历程，是一个国之栋梁的钛之征程，也是我们民族航空航天梦的历史篇章。仅从TC4和TC11的两个过往经历，我们就能看到一个科学家矢志不渝的执着，一颗拳拳的报国之心，一位先行者的艰辛，一个钛合金时代的开启，一代航空航天工业水平的提升。
施宗灿.多彩的人生——记中国科学院院士曹春晓[M].北京中航书苑文化传媒（北京）有限公司，2010.