科技日报沈阳11月29日电 (记者 郝晓明)“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试并于28日胜利返航。记者从中国科学院金属研究所获悉,该钛合金团队采用自主发明的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。其中,中科院金属所独创的新型钛合金材料Ti62A成功解决了载人舱材料所面临的强度、韧性和可焊性等难题。
载人舱是全海深载人潜水器的核心关键部件,是人类进入万米深海的硬件保障和安全屏障,标志一个国家载人潜水器的技术水平。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。
在中科院战略性先导专项支持下,中科院金属所于2014年开始针对全海深载人潜水器用载人舱材料与制造等关键技术展开调研论证和预先研究。2016年国家重点研发计划立项后,由中科院金属所牵头,联合宝钛股份、中船集团洛阳船舶材料研究所、中航工业制造技术研究院和中科院深海科学与工程研究所等单位的技术优势,组建了全海深钛合金载人舱研制“国家队”,历时3年完成了研制工作,成功建造世界最大、可搭载3人的全海深载人舱,解决了若干钛合金基础科学问题,攻克了载人舱材料、成形、焊接等一系列关键技术瓶颈。
以往,深潜器主要使用Ti64材料,在万米海深的极端压力条件下,按照我国载人舱的目标尺寸和厚度要求,这种材料在强度、韧性等指标上已不可能达到。金属所首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,在此基础上发明了具有良好热加工成形和焊接成形性能的钛合金Ti62A,在韧性和可焊性与Ti64合金相当的前提下大幅度提升了强度,从而成功解决了载人舱球壳的材料难题。
为了解决大尺寸超厚钛合金材料成形的均匀性和力学性能稳定性难题,金属所通过设计材料微观组织及其获取工艺,成功克服了钛合金的“尺寸效应”,为实现载人球舱材料微观组织均匀和力学性能稳定奠定了技术基础。

图片说明:中科院金属所参研人员