“奋斗者”号载人舱球壳“钛”强大

新华社沈阳11月29日电（记者王莹高爽）28日，“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试胜利返航。值得一提的是，其可搭载3人的载人舱球壳，是目前世界最大、搭载人数最多的潜水器载人舱球壳。

载人舱作为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。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。

“奋斗者”号载人舱球壳采用了中国科学院金属研究所钛合金团队自主发明的Ti62A钛合金新材料。3年研制过程中，团队攻克了载人舱材料、成形、焊接等一系列关键技术瓶颈。


中国科学院金属研究所参研人员在“奋斗者”号前合影。中国科学院金属研究所供图

据悉，以往深潜器主要使用Ti64材料，这种材料强度、韧性等指标无法达到万米海深极端压力条件下载人舱的目标尺寸和厚度要求。

针对这种情况，中国科学院金属研究所提出一种新型合金设计方案，并据此设计和实现了全新的钛合金显微结构，发明了具有良好热加工成形和焊接成形性能的钛合金Ti62A。这种材料韧性和可焊性与Ti64合金相当，但强度更大。

此外，钛合金材料存在固有的“尺寸效应”，尺寸和厚度越大，均匀性和力学性能稳定越难以保证。为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，中国科学院金属研究所通过设计材料微观组织及其获取工艺，联合宝鸡钛业股份有限公司，成功克服“尺寸效应”。

载人球舱由两个半球焊接而成，几个窗口和接口也必须通过焊接完成，保证焊缝位置韧性、实现超大尺寸与厚度材料全电子束一次焊接等都是焊接技术面临的世界性难题。中国科学院金属研究所提出了新的焊接思路，并联合中国船舶重工集团公司洛阳船舶材料研究所突破了一系列焊接成形技术。

在“强大”载人舱球壳等一系列新技术支撑下，2020年10月10日起，“奋斗者”号赴马里亚纳海沟开展万米海试，成功完成13次下潜，其中8次突破万米。11月10日8时12分，“奋斗者”号创造了10909米的中国载人深潜新纪录，标志着中国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。