“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。中国科学院金属研究所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。
突破技术障碍
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，中国科学院金属研究所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，中国科学院金属研究所牵头，联合宝钛股份有限公司、中国船舶集团公司洛阳船舶材料研究所、中航工业制造技术研究院和中国科学院深海科学与工程研究所，发挥各家单位技术优势，组建全海深钛合金载人舱研制“国家队”，历时3年全面完成了研制工作，成功建造世界最大、可搭载3人的全海深载人舱。
研制团队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。
首先，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。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。
其次，解决了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。钛合金材料存在固有的“尺寸效应”，即尺寸和厚度越大，其均匀性和力学性能稳定越难以保证。这是其应用于深海极端高压环境必须跨越的障碍。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。宝钛股份全力以赴，将设备能力发挥到极致，制备出高品质铸锭、高质量板材和高精度半球，创造了国内钛合金铸锭重量、板材厚度和锻件截面尺寸等多项纪录。
第三，突破了高强高韧钛合金的焊接技术，保证了焊缝的韧性及其他相关指标达到要求。载人球舱由两个半球焊接（赤道缝）而成，几个窗口和接口（孔座）也必须通过焊接完成。保证焊缝位置的韧性满足要求是焊接技术面临的世界性难题，实现超大尺寸与厚度材料的全电子束一次焊接，更是横在任务面前一道难以逾越的障碍。金属所独辟蹊径，提出了一些新的焊接思路。洛阳船舶材料所勇于创新，突破了一系列焊接成形技术，实现载人球舱全电子束焊接，确保了焊缝质量和强韧性能全面达到设计要求。
协力攻坚克难
全海深载人舱研制技术跨度大，时间紧迫，从材料试制、工程化验证、部件制造到焊接技术攻关并行展开，任务十分繁重，协调与决策难度前所未有。项目负责人、中科院金属所前所长、钛合金研究部主任杨锐，宝钛股份总经理贾栓孝、副总经理王鼎春，洛阳船舶材料研究所副所长王其红、廖志谦组成联合攻关领导小组，他们在共同奋斗中锻造出一个坚强的领导集体，勇于担当，顾全大局，精密论证，狠抓落实，在团队遭遇技术瓶颈、一度严重拖期的迷茫时刻引导大家重温任务初心，使团队每一个成员深悟登顶深海事业之巅的庄严使命并化作无穷动力，真正做到了“深海关键技术与装备”专项总体专家组组长丁抗要求的“只有岗位，不分单位”。在困难面前，他们充满乐观主义精神和必胜信念，力扛压力，为团队攻关争取心理空间，创造宽松氛围。在一次重大技术障碍分析会上，二十一世纪议程管理中心海洋处孙清处长说：“创新的道路艰难曲折，面对这样严峻的形势，杨锐在会上还能开玩笑，说明太阳照常升起，前景依然光明，我对攻克难关充满必胜信心，对载人舱交付充满期待”。
项目一线协调人、中科院金属所钛合金研究部副主任雷家峰，在现场协调督促，亲历载人舱研制的全过程。他身兼全海深载人潜水器副总设计师，既要贯彻任务要求，落实工艺方案，又要联络总体单位、监理单位和专家组，全身心扑在项目任务上，不放过每一个环节，不忽视任何细节，曾经连续转战南北，创造了一个多月不能回家的纪录。他性格敦厚，工作耐心细致，被合作单位誉为“韧性像金属所发明的高强高韧钛合金一样好”。项目骨干、中科院金属所马英杰，面对技术难题精神抖擞，不分日夜奋战在科研岗位上，提出了确保韧性的复合片层微观组织设计方案。当四家单位测试的冲击韧性数据不一致时，他连续三天住在实验室里，加班分析样品异同，加倍开展性能测试，在最短的时间内给出正确结论，统一测试方法，保证了项目按进度推进。
宝钛股份技术协调人王永梅，在技术上严格要求，毫不退让，坚持拿数据说话。对于焊丝的批次差异她牺牲周末与家人团聚时间，加班加点分析，终于追综到氢含量超标这个造成问题的“元凶”，及时加以解决，化解了重大技术风险。由于板材规格已经达到加热炉和轧机的极限，为确保成功，宝钛股份自筹经费对设备改造升级，严格检修，充分体现了老国企的主人翁精神。
在焊接试验初期项目遭遇重大挫折时，洛阳船舶材料研究所临危受命，攻关组成员放弃春节休息时间，“三班倒”不间断作业，新任所长刘艳江迅速了解情况，调兵遣将，精益求精，不放过一丝一毫问题，全所动员提供支援，以巨大的勇气和担当决策拍板，确保后墙不倒。第八研究室主任胡伟民反复推敲技术方案，精心组织实施，终于攻克难关，保质保量完成科研任务。技术骨干吕逸凡，在预热焊需要开展数轮试验以获取必要数据、而试验用料无法及时到位的情况下，勇于创新，提出了试块镶嵌的方法，保障了研制进度，同时节省了大量试验用料。
中航工业制造技术研究院毛智勇副总师带病坚持工作，为方案按计划实施作出了卓绝的努力。中国科学院深海科学与工程研究所张海龙、蒋磊大力协调，让压力测试装置在整个打压试验过程中处于最佳状态。他们都为载人舱的研制做出了独特的贡献。
带动产业提升
全海深载人舱研制极大带动了我国钛合金工业能力提升和装备制造技术进步。高强高韧钛合金铸锭尺寸、板材幅宽与厚度、钛合金半球厚度、锻件截面与单重、钛合金电子束焊缝厚度等技术指标均打破国内原有纪录，逼近设备的极限能力。超大厚度高强钛合金电子束焊接和热处理技术实现了技术跨越，这些制造能力的转化与推广将显著提升我国舰船、海洋工程和石油化工领域的钛合金应用水平。这些新技术可推广应用于其它钛合金，促进钛合金的更大规模的产业化应用，为企业创造新的经济和社会效益，加快行业迈向产业链高端的步伐。仅2018-2019年，宝钛股份有限公司超厚板材、大截面大单重锻件、耐压结构装备等销售金额超过了1.5亿元。
全海深载人舱研制成功充分体现了我国集中力量办大事的制度优势，谱写了一曲新时代钛合金科研生产“国家队”协力攻关、奋发图强、勇创无人区、占领深海技术制高点的嘹亮凯歌。载人舱研制团队以勇于登顶的创新实绩展现了新时代奋斗者的美好形象。
“奋斗者”号载人舱完成电子束焊接
金属所参研人员邱建科、雷家峰、杨锐、马英杰和科技处长黄粮
（中国日报辽宁记者站）
