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(xué)院金屬研究所獲悉，該所鈦合金團(tuán)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(dāng)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(dāng)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(fù)責(zé)人、中國科學(xué)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(jié)構(gòu)設(shè)計等都面臨嚴(yán)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(jìn)入萬米深海的硬件保障和安全屏障。此前，世界上最先進(jìn)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(biāo)尺寸和厚度要求，原有的材料在強(qiáng)度、韌性等指標(biāo)上都已不能達(dá)標(biāo)。

“奮斗者”號載人艙完成電子束焊接。中國科學(xué)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(yù)先研究。

據(jù)楊銳介紹，中科院金屬所科研團(tuán)隊第一次提出一種新型的合金設(shè)計方案，并據(jù)此設(shè)計實現(xiàn)了一種全新的鈦合金顯微結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)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(dāng)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(qiáng)度也要大幅度提高，但強(qiáng)度和韌性往往是互相矛盾的?！睏钿J說。

比如，陶瓷的強(qiáng)度非常高，但韌性差；塑料的韌性高，但強(qiáng)度又太低；比鈦合金強(qiáng)度高的材料有很多，但無法進(jìn)行焊接。

“從一篇文獻(xiàn)中我們受到啟發(fā)——可以去除材料里的有害相?。　睏钿J說，“那是一種豁然開朗的感覺！”

興奮之余，整個研制團(tuán)隊沒能顧上休息，又花費(fèi)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(yīng)對萬米深海的高壓和沖擊。