回国后的师昌绪明确向组织表示:“什么地方需要我,我就到哪里去!”,1955年9月,师昌绪按照组织分配来到金属所。1959年中苏关系恶化,苏联专家撤走,我国高温合金供应量锐减,有关部门决心要自主生产高温合金。师昌绪负责起高温合金科研生产工作,试制场地在抚钢。攻关期间正值国家“三年自然灾害”,东北是重灾区,粮、油限量供应,食物匮乏。那年冬天东北特别冷,大家住在抚钢没有暖气的招待所,每天吃的是苞米面饼子,喝的是没有油水的白菜汤。恰逢当时师昌绪的夫人怀孕,师昌绪便决定每天通勤到抚钢工作。他每天早上5点钟起床,乘第一班无轨电车赶到沈阳南站,换乘既没有暖气、也没有座位的铁皮闷罐货车到抚顺,为的是能参加8点钟的班前会。晚上8点下班后,再几经换乘,回到家中已是深夜。攻关3个月天天如此,因为劳累过度他患了肾盂肾炎,腰痛便血也没有住院治疗,还是坚持工作,最终实现了高温合金的自主生产。
1964年,航空研究院计划研发新型飞机发动机,希望金属所承担制造空心涡轮叶片这一核心任务。根据几年来用铸造镍基高温合金制造涡轮盘和叶片的经验,师昌绪当即答应:既然美国已经采用了这种方法,我们也一定能做出来!通过反复试验,仅用了不到一年的时间,在金属所简陋的实验室里诞生了中国第一片九孔铸造空心涡轮叶片,使我国成为继美国之后世界上第二个制造出空心叶片的国家。70年代中期,航空工业部要求把空心叶片生产转到贵州平坝。那时贵州是国内生活最艰苦的省份之一,从沈阳到贵州要辗转两三天的火车,师昌绪亲自带队,买不到卧铺就坐硬座,在火车上甚至饮水都困难。在平坝住的是简易招待所,吃的是发了霉的大米加白薯干,没有油水的菜汤,就这样他们与厂里的科技人员和工人朝夕相处几个月共同攻关,最终使空心叶片成品率基本达到了实心叶片的水平才离开贵州。
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