１９８０年柯俊当选为中国科学院学部委员（１９９３年改称院士），其后兼任中国科学院技术科学部常委。他还兼任国家自然科学基金会顾问委员会委员，中国科学技术协会青年科技奖评审委员会委员。

开创贝茵体相变的切变理论

柯俊在１９４８年英国伯明翰大学理论金属学系担任终身讲师时，在系主任、著名金属学家汉森领导下进行教学及指导博士生的工作，从事钢的过热、马氏体相变、贝茵体相变的研究，阐明了钢过热后脆化现象和硫化物的溶解沉淀作用，研究了马氏体相变的机械稳定化和热稳定化现象。１９５１年他首次发现钢在相结构转变、固溶体分解时，贝茵体型转变的切变位移机制，受到国际上学者们的重视，这一理论至今仍为英国剑桥大学、牛津大学、美国伊利诺伊大学、麻省理工学院和加州大学，以及欧洲、日本金属材料科学学者们的承认。柯俊所阐明的钢中无碳贝茵体形成的切变机制，曾被欧洲煤炭共同体出版的、由赫布拉肯（Ｌ．Ｈａｂｒａｋｅｎ）主编的第１卷《钢铁金相学》称为“柯氏贝茵体”。“钢中奥氏体中温转变机理”获１９５６年国家自然科学三等奖。他重视基础理论及应用理论的研究，并能持续稳定地开展工作，对合金中贝茵体的相变机理研究，４０多年从未间断。６０年代起柯俊指导柳得橹、张学华等开展有色合金如铜锌、铜铝、钢锌铝及铜铝镍的贝茵体相变的研究。通过对不同方式形成的贝茵体形貌及特征的深入观察与细致分析，进一步提供了相变切变机制的证据。由于他在相变理论及促进中国和加拿大科技文化交流上作出的重要贡献，１９８４年５月加拿大麦克麻斯特大学授予他荣誉理学博士称号。
发展马氏体相变动力学

在５０年代，柯俊首次观察到钢中马氏体形成时基体的形变和对马氏体长大的阻碍作用。他提出奥氏体中的不均匀性及原子簇的形成和存在将会影响马氏体的生核和长大的假说。其后他与陈梦谪合作研究了高速钢奥氏体淬火过程缓冷时的稳定化和高温加热促化之间的相互关系，支持了这一假说。他的这一论述１９５９年在苏联《金属学及金属物理》杂志发表后，得到著名金属物理学家萨道夫斯基（Ｂ．Д．ＣＡДＯＢＣＫИЙ）的高度评价。

８０年代，柯俊与吴杏芳、魏鎏英合作，进一步研究了铁镍钒碳钢中蝶状马氏体的相变。在适当的条件下形成的具有特殊形状，并有一定分布规律的蝶状马氏体，它的形成是原子簇和自促发效应的结果。在柯俊、吴杏芳指导下，陈奇志利用电子显微镜首次观察到铁镍碳合金中的马氏体核胚，核胚的结构是一种特殊的位错组态，在随后的冷却或应力下，可以转变成蝶状马氏体，这一研究丰富了马氏体相变理论，特别是对于长期探索的马氏体形核机制，增添了新的论点和证据。

柯俊、吴杏芳及其合作者对近等原子比的钛镍形状记忆合金，特别是应力对相变的影响，进行系统的基础研究，发现并鉴定了钛镍合金相变中的一个新相。指导研究生在理论研究的基础上，与医科大学和医学院开展钛镍记忆合金在医学上的新应用。

推进半导体硅缺陷结构的研究

７０年代后期，为了解决援外项目中直拉硅单晶的氢脆问题，柯俊与蒋柏林、肖治纲合作，系统地研究了氢在硅中析出和脆化的位错机制。柯俊与肖治纲一起还研究了直拉硅单晶中氧化物沉淀及其诱出晶格缺陷。通过适当选择硅片热处理程序、温度、时间和气氛可以有效地改变和控制硅片内部热生微缺陷的类型、密度和分布，以及表面完整层厚度。用高分辨电子显微镜及计算机模拟方法，证明低温退火在硅片中形成了β方石英片状沉淀，并表明这种沉淀物界面可提供新施主。以上结果对硅晶体中早期氧化物沉淀性质与形成机制及新施主来源问题的解决是一个有重要意义的新进展。

结合国情开发新材料

为了节约战略资源和综合利用矿产，柯俊在５０年代末即开始结合国情发展新材料。当时中国遭到经济封锁，在国家资源还不完全清楚的情况下，他转向发展节约战略金属资源的材料如发展铁铬铝耐热合金。１９５８年柯俊领导的科研组与金属研究所、大连钢厂合作，开展铁铬铝耐热合金在中国条件下生产的研究，采取热转、改善润滑剂及加入稀土元素等措施，获得耐热、抗氧化性能、寿命合格的产品。为此柯俊等三人于１９６４年获全国新产品工艺奖。其后在北京

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