中新網沈陽11月28日電 (沈殿成)“奮斗者”號全海深載人潛水器成功完成萬米海試并于11月28日勝利返航。中國科學院金屬研究所鈦合金團隊采用自主發明的Ti62A鈦合金新材料，為“奮斗者”號建造了世界最大、搭載人數最多的潛水器載人艙球殼。
載人艙是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，標志一個國家載人潛水器的技術水平。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。
在中科院戰略性先導專項支持下，中國科學院金屬研究所2014年開始針對全海深載人潛水器用載人艙材料與制造等關鍵技術展開調研論證和預先研究。2016年國家重點研發計劃立項后，中國科學院金屬研究所牽頭，聯合寶鈦股份有限公司、中國船舶集團公司洛陽船舶材料研究所、中航工業制造技術研究院和中國科學院深海科學與工程研究所，發揮各家單位技術優勢，組建全海深鈦合金載人艙研制“國家隊”，歷時3年全面完成了研制工作，成功建造世界最大、可搭載3人的全海深載人艙。
研制團隊解決了若干鈦合金基礎科學問題，攻克了載人艙材料、成形、焊接等一系列關鍵技術瓶頸。
首先，金屬所獨創的新型鈦合金材料Ti62A成功解決了載人艙材料所面臨的強度、韌性和可焊性等難題。以往深潛器主要使用Ti64材料，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，這種材料在強度、韌性等指標上已不可能達到。金屬所首次提出一種新型的合金設計方案，并據此設計實現了一種全新的鈦合金顯微結構，在此基礎上發明了具有良好熱加工成形和焊接成形性能的鈦合金Ti62A，在韌性和可焊性與Ti64合金相當的前提下大幅度提升了強度，從而成功解決了載人艙球殼的材料難題。
其次，解決了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。鈦合金材料存在固有的“尺寸效應”，即尺寸和厚度越大，其均勻性和力學性能穩定越難以保證。這是其應用于深海極端高壓環境必須跨越的障礙。金屬所通過設計材料微觀組織及其獲取工藝，成功克服了鈦合金的“尺寸效應”，為實現載人球艙材料微觀組織均勻和力學性能穩定奠定了技術基礎。寶鈦股份全力以赴，將設備能力發揮到極致，制備出高品質鑄錠、高質量板材和高精度半球，創造了國內鈦合金鑄錠重量、板材厚度和鍛件截面尺寸等多項紀錄。
第三，突破了高強高韌鈦合金的焊接技術，保證了焊縫的韌性及其它相關指標達到要求。載人球艙由兩個半球焊接(赤道縫)而成，幾個窗口和接口(孔座)也必須通過焊接完成。保證焊縫位置的韌性滿足要求是焊接技術面臨的世界性難題，實現超大尺寸與厚度材料的全電子束一次焊接，更是橫在任務面前一道難以逾越的障礙。金屬所獨辟蹊徑，提出了一些新的焊接思路。洛陽船舶材料所勇于創新，突破了一系列焊接成形技術，實現載人球艙全電子束焊接，確保了焊縫質量和強韌性能全面達到設計要求。
全海深載人艙研制極大帶動了我國鈦合金工業能力提升和裝備制造技術進步。高強高韌鈦合金鑄錠尺寸、板材幅寬與厚度、鈦合金半球厚度、鍛件截面與單重、鈦合金電子束焊縫厚度等技術指標均打破國內原有紀錄，逼近設備的極限能力。超大厚度高強鈦合金電子束焊接和熱處理技術實現了技術跨越，這些制造能力的轉化與推廣將顯著提升我國艦船、海洋工程和石油化工領域的鈦合金應用水平。這些新技術可推廣應用于其它鈦合金，促進鈦合金的更大規模的產業化應用，為企業創造新的經濟和社會效益，加快行業邁向產業鏈高端的步伐。僅2018-2019年，寶鈦股份有限公司超厚板材、大截面大單重鍛件、耐壓結構裝備等銷售金額超過了1.5億元。 (完)