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万米载人深潜背后“钛战甲”中国造

[ 信息发布:本站 | 发布时间:2020-12-07 | 浏览:835 ]

11月28日,“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试胜利返航。记者今天从中国科学院金属研究所获悉,该所钛合金团队采用自主发明的“钛战甲”——Ti62A钛合金新材料,为“奋斗者”号建造了世界最大、搭载人数最多的潜水器载人舱球壳。




此前海试现场图。中科院供图

“奋斗者”号载人潜水器要走向深海,首当其冲的就是海水带来的高压,以及高腐蚀带来的极端环境。

有这样一个比喻:马里亚纳海沟最深处,水压超过110兆帕,相当于2000头非洲象踩在一个人的背上。

“奋斗者”号全海深载人潜水器载人舱项目负责人、中国科学院金属研究所研究员杨锐告诉记者,如此高压,意味着“奋斗者”号的抗压材料、结构设计等都面临严峻挑战。

载人舱是全海深载人潜水器的核心部件,是人类进入万米深海的硬件保障和安全屏障。此前,世界上最先进的全海深潜水器,是美国2019年5月完成万米下潜的“极限因子”,其载人舱可搭载2人。

这一次,我国要尝试的是万米深海,而且搭载3人,原有的材料已显得非常“吃力”。杨锐说,在万米海深的极端压力条件下,按照载人舱的目标尺寸和厚度要求,原有的材料在强度、韧性等指标上都已不能达标。




“奋斗者”号载人舱完成电子束焊接。中国科学院金属研究所供图

2014年起,我国开始在载人舱方面的论证和预先研究。

据杨锐介绍,中科院金属所科研团队第一次提出一种新型的合金设计方案,并据此设计实现了一种全新的钛合金显微结构,在此基础上发明了一种具有良好热加工成形和焊接成形性能的钛合金。

“我们当时遇到一个问题:如果要搭载3人,载人舱钛合金的厚度一下从52毫米变成了130毫米,材料强度也要大幅度提高,但强度和韧性往往是互相矛盾的。”杨锐说。

比如,陶瓷的强度非常高,但韧性差;塑料的韧性高,但强度又太低;比钛合金强度高的材料有很多,但无法进行焊接。

“从一篇文献中我们受到启发——可以去除材料里的有害相啊!”杨锐说,“那是一种豁然开朗的感觉!”

兴奋之余,整个研制团队没能顾上休息,又花费2年多的时间,拿下这一项目,成功建造世界最大、可搭载3人的全海深载人舱。

今天,“奋斗者”成功凯旋,意味着国产新型钛合金材料“不辱使命”,成功应对万米深海的高压和冲击。

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