
馬英杰展示的這張圖片,是新型鈦合金材料5微米范圍內(nèi)的顯微結(jié)構(gòu)。復(fù)合片層組織的實(shí)現(xiàn)和其他基礎(chǔ)科學(xué)研究的突破,讓新型鈦合金性能得到了全面提升。

中科院金屬研究所 研究員 楊銳:傳統(tǒng)鈦合金,強(qiáng)度韌性都在中間,我們又研制了一系列合金。(我們)做一個(gè)潛水器,它帶動了工業(yè)的進(jìn)步,帶動了材料的進(jìn)步,材料又可以用到其他地方,累加效益是不可估量的。

在強(qiáng)度和韌性達(dá)標(biāo)后,金屬所又解決了材料可焊性的問題,從2014年到2016年,通過兩年多的技術(shù)攻關(guān),科研團(tuán)隊(duì)研制出一種全新的鈦合金——鈦62A,載人艙球殼的材料難題迎刃而解。
三種方案攻克世界性難題

新材料提供了物質(zhì)基礎(chǔ),但距離載人艙建造成功還有很長的路。超大厚度的板材制備、半球整體沖壓、電子束焊接等關(guān)鍵技術(shù),需要各領(lǐng)域多個(gè)單位聯(lián)合攻關(guān),這也考驗(yàn)著國家的工業(yè)制造能力。

中國船舶集團(tuán)七〇二所“奮斗者”號副總設(shè)計(jì)師 李艷青:兩個(gè)半球,焊在一起,形成一個(gè)整球。最核心的就是這些焊縫,包括孔座焊縫,還有最核心的赤道焊縫。
保證焊縫位置的韌性滿足要求,是焊接技術(shù)面臨的世界性難題,而實(shí)現(xiàn)超大尺寸與厚度材料的全電子束一次焊接,更是難上加難。

中科院金屬研究所 研究員 “奮斗者”號載人潛水器副總設(shè)計(jì)師 雷家峰:在研制之初,我們列了很多的關(guān)鍵技術(shù),焊接是我們最擔(dān)心的一件事,因?yàn)樗铍y。
2012年下水的“蛟龍”號載人潛水器,載人艙在國外加工制造;2018年下水的4500米級載人潛水器“深海勇士”號,載人艙實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,當(dāng)時(shí)采用了三種技術(shù)方案。

中國船舶集團(tuán)七〇二所“蛟龍”號副總設(shè)計(jì)師 中國船舶集團(tuán)七〇二所“深海勇士”號總設(shè)計(jì)師 胡震:(我們用)三個(gè)工藝路線,做了三個(gè)球(載人艙),當(dāng)然這三個(gè)球(載人艙)目前都是處于一個(gè)可用的狀態(tài),有一個(gè)球(載人艙)在“深海勇士”號上正在服役。
克服三大難點(diǎn) 打造世界最大載人艙
與“深海勇士”號類似,為制造“奮斗者”號的載人艙,中科院金屬所設(shè)計(jì)了兩種不同的焊接方案,計(jì)劃制造兩個(gè)球艙,但兩種方案都有一定風(fēng)險(xiǎn)。
2018年12月,第一種焊接方案出現(xiàn)問題,載人艙球殼無法使用,只能寄希望于第二種方案,此時(shí),時(shí)間進(jìn)度已經(jīng)很緊,團(tuán)隊(duì)人員背負(fù)著巨大壓力。

2019年6月17日,采用第二種焊接方案的載人艙在洛陽的中國船舶集團(tuán)七二五所開始焊接,工程單位一次性完成赤道縫焊接,焊縫質(zhì)量和強(qiáng)韌性能全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求。最終,載人艙團(tuán)隊(duì)采用自主發(fā)明的鈦合金新材料,為“奮斗者”號建造了世界最大、搭載人數(shù)最多的潛水器載人艙。
