28日，“奮斗者”號(hào)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(shù)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(guān)鍵部件，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。
“奮斗者”號(hào)載人艙球殼采用了中國科學(xué)院金屬研究所鈦合金團(tuán)隊(duì)自主發(fā)明的Ti62A鈦合金新材料。3年研制過程中，團(tuán)隊(duì)攻克了載人艙材料、成形、焊接等一系列關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。
據(jù)悉，以往深潛器主要使用Ti64材料，這種材料強(qiáng)度、韌性等指標(biāo)無法達(dá)到萬米海深極端壓力條件下載人艙的目標(biāo)尺寸和厚度要求。
針對(duì)這種情況，中國科學(xué)院金屬研究所提出一種新型合金設(shè)計(jì)方案，并據(jù)此設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了全新的鈦合金顯微結(jié)構(gòu)，發(fā)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(dāng)，但強(qiáng)度更大。
此外，鈦合金材料存在固有的“尺寸效應(yīng)”，尺寸和厚度越大，均勻性和力學(xué)性能穩(wěn)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(xué)性能穩(wěn)定性難題，中國科學(xué)院金屬研究所通過設(shè)計(jì)材料微觀組織及其獲取工藝，聯(lián)合寶雞鈦業(yè)股份有限公司，成功克服“尺寸效應(yīng)”。
載人球艙由兩個(gè)半球焊接而成，幾個(gè)窗口和接口也必須通過焊接完成，保證焊縫位置韌性、實(shí)現(xiàn)超大尺寸與厚度材料全電子束一次焊接等都是焊接技術(shù)面臨的世界性難題。中國科學(xué)院金屬研究所提出了新的焊接思路，并聯(lián)合中國船舶重工集團(tuán)公司洛陽船舶材料研究所突破了一系列焊接成形技術(shù)。
在“強(qiáng)大”載人艙球殼等一系列新技術(shù)支撐下，2020年10月10日起，“奮斗者”號(hào)赴馬里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(shí)12分，“奮斗者”號(hào)創(chuàng)造了10909米的中國載人深潛新紀(jì)錄，標(biāo)志著我國在大深度載人深潛領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
