“奮鬥者”號載人艙球殼“鈦”強大

28日，“奮鬥者”號全海深載人潛水器成功完成萬米海試勝利返航。值得一提的是，其可搭載3人的載人艙球殼，是目前世界最大、搭載人數最多的潛水器載人艙球殼。 載人艙作為全海深載人潛水器的核心關鍵部件，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。

“奮鬥者”號載人艙球殼採用了中國科學院金屬研究所鈦合金團隊自主發明的Ti62A鈦合金新材料。3年研製過程中，團隊攻克了載人艙材料、成形、焊接等一系列關鍵技術瓶頸。

據悉，以往深潛器主要使用Ti64材料，這種材料強度、韌性等指標無法達到萬米海深極端壓力條件下載人艙的目標尺寸和厚度要求。

針對這種情況，中國科學院金屬研究所提出一種新型合金設計方案，並據此設計和實現了全新的鈦合金顯微結構，發明了具有良好熱加工成形和焊接成形性能的鈦合金Ti62A。這種材料韌性和可焊性與Ti64合金相當，但強度更大。

此外，鈦合金材料存在固有的“尺寸效應”，尺寸和厚度越大，均勻性和力學性能穩定越難以保證。為解決大尺寸超厚鈦合金材料成形的均勻性和力學性能穩定性難題，中國科學院金屬研究所通過設計材料微觀組織及其獲取工藝，聯合寶雞鈦業股份有限公司，成功克服“尺寸效應”。

載人球艙由兩個半球焊接而成，幾個窗口和接口也必須通過焊接完成，保證焊縫位置韌性、實現超大尺寸與厚度材料全電子束一次焊接等都是焊接技術面臨的世界性難題。中國科學院金屬研究所提出了新的焊接思路，並聯閤中國船舶重工集團公司洛陽船舶材料研究所突破了一系列焊接成形技術。

在“強大”載人艙球殼等一系列新技術支撐下，2020年10月10日起，“奮鬥者”號赴馬裏亞納海溝開展萬米海試，成功完成13次下潛，其中8次突破萬米。11月10日8時12分，“奮鬥者”號創造了10909米的中國載人深潛新紀錄，標誌着我國在大深度載人深潛領域達到世界領先水平。