11月28日，“奮斗者”號全海深載人潛水器成功完成萬米海試勝利返航。記者今天從中國科學院金屬研究所獲悉，該所鈦合金團隊采用自主發(fā)明的“鈦戰(zhàn)甲”——Ti62A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球殼。
此前海試現(xiàn)場圖。中科院供圖
“奮斗者”號載人潛水器要走向深海，首當其沖的就是海水帶來的高壓，以及高腐蝕帶來的極端環(huán)境。
有這樣一個比喻：馬里亞納海溝最深處，水壓超過110兆帕，相當于2000頭非洲象踩在一個人的背上。
“奮斗者”號全海深載人潛水器載人艙項目負責人、中國科學院金屬研究所研究員楊銳告訴記者，如此高壓，意味著“奮斗者”號的抗壓材料、結構設計等都面臨嚴峻挑戰(zhàn)。
載人艙是全海深載人潛水器的核心部件，是人類進入萬米深海的硬件保障和安全屏障。此前，世界上最先進的全海深潛水器，是美國2019年5月完成萬米下潛的“極限因子”，其載人艙可搭載2人。
這一次，我國要嘗試的是萬米深海，而且搭載3人，原有的材料已顯得非常“吃力”。楊銳說，在萬米海深的極端壓力條件下，按照載人艙的目標尺寸和厚度要求，原有的材料在強度、韌性等指標上都已不能達標。
“奮斗者”號載人艙完成電子束焊接。中國科學院金屬研究所供圖
2014年起，我國開始在載人艙方面的論證和預先研究。
據(jù)楊銳介紹，中科院金屬所科研團隊第一次提出一種新型的合金設計方案，并據(jù)此設計實現(xiàn)了一種全新的鈦合金顯微結構，在此基礎上發(fā)明了一種具有良好熱加工成形和焊接成形性能的鈦合金。
“我們當時遇到一個問題：如果要搭載3人，載人艙鈦合金的厚度一下從52毫米變成了130毫米，材料強度也要大幅度提高，但強度和韌性往往是互相矛盾的。”楊銳說。
比如，陶瓷的強度非常高，但韌性差；塑料的韌性高，但強度又太低；比鈦合金強度高的材料有很多，但無法進行焊接。
“從一篇文獻中我們受到啟發(fā)——可以去除材料里的有害相啊！”楊銳說，“那是一種豁然開朗的感覺！”
興奮之余，整個研制團隊沒能顧上休息，又花費2年多的時間，拿下這一項目，成功建造世界最大、可搭載3人的全海深載人艙。
今天，“奮斗者”成功凱旋，意味著國產(chǎn)新型鈦合金材料“不辱使命”，成功應對萬米深海的高壓和沖擊。
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