“奮斗者”號全海深載人潛水器成功完成萬米海試并于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。

突破技術障礙

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他相關指標達到要求。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。

協力攻堅克難

全海深載人艙研制技術跨度大，時間緊迫，從材料試制、工程化驗證、部件制造到焊接技術攻關并行展開，任務十分繁重，協調與決策難度前所未有。項目負責人、中科院金屬所前所長、鈦合金研究部主任楊銳，寶鈦股份總經理賈栓孝、副總經理王鼎春，洛陽船舶材料研究所副所長王其紅、廖志謙組成聯合攻關領導小組，他們在共同奮斗中鍛造出一個堅強的領導集體，勇于擔當，顧全大局，精密論證，狠抓落實，在團隊遭遇技術瓶頸、一度嚴重拖期的迷茫時刻引導大家重溫任務初心，使團隊每一個成員深悟登頂深海事業之巔的莊嚴使命并化作無窮動力，真正做到了“深海關鍵技術與裝備”專項總體專家組組長丁抗要求的“只有崗位，不分單位”。在困難面前，他們充滿樂觀主義精神和必勝信念，力扛壓力，為團隊攻關爭取心理空間，創造寬松氛圍。在一次重大技術障礙分析會上，二十一世紀議程管理中心海洋處孫清處長說：“創新的道路艱難曲折，面對這樣嚴峻的形勢，楊銳在會上還能開玩笑，說明太陽照常升起，前景依然光明，我對攻克難關充滿必勝信心，對載人艙交付充滿期待”。

項目一線協調人、中科院金屬所鈦合金研究部副主任雷家峰，在現場協調督促，親歷載人艙研制的全過程。他身兼全海深載人潛水器副總設計師，既要貫徹任務要求，落實工藝方案，又要聯絡總體單位、監理單位和專家組，全身心撲在項目任務上，不放過每一個環節，不忽視任何細節，曾經連續轉戰南北，創造了一個多月不能回家的紀錄。他性格敦厚，工作耐心細致，被合作單位譽為“韌性像金屬所發明的高強高韌鈦合金一樣好”。項目骨干、中科院金屬所馬英杰，面對技術難題精神抖擻，不分日夜奮戰在科研崗位上，提出了確保韌性的復合片層微觀組織設計方案。當四家單位測試的沖擊韌性數據不一致時，他連續三天住在實驗室里，加班分析樣品異同，加倍開展性能測試，在最短的時間內給出正確結論，統一測試方法，保證了項目按進度推進。

寶鈦股份技術協調人王永梅，在技術上嚴格要求，毫不退讓，堅持拿數據說話。對于焊絲的批次差異她犧牲周末與家人團聚時間，加班加點分析，終于追綜到氫含量超標這個造成問題的“元兇”，及時加以解決，化解了重大技術風險。由于板材規格已經達到加熱爐和軋機的極限，為確保成功，寶鈦股份自籌經費對設備改造升級，嚴格檢修，充分體現了老國企的主人翁精神。

在焊接試驗初期項目遭遇重大挫折時，洛陽船舶材料研究所臨危受命，攻關組成員放棄春節休息時間，“三班倒”不間斷作業，新任所長劉艷江迅速了解情況，調兵遣將，精益求精，不放過一絲一毫問題，全所動員提供支援，以巨大的勇氣和擔當決策拍板，確保后墻不倒。第八研究室主任胡偉民反復推敲技術方案，精心組織實施，終于攻克難關，保質保量完成科研任務。技術骨干呂逸凡，在預熱焊需要開展數輪試驗以獲取必要數據、而試驗用料無法及時到位的情況下，勇于創新，提出了試塊鑲嵌的方法，保障了研制進度，同時節省了大量試驗用料。

中航工業制造技術研究院毛智勇副總師帶病堅持工作，為方案按計劃實施作出了卓絕的努力。中國科學院深海科學與工程研究所張海龍、蔣磊大力協調，讓壓力測試裝置在整個打壓試驗過程中處于最佳狀態。他們都為載人艙的研制做出了獨特的貢獻。

帶動產業提升

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。

全海深載人艙研制成功充分體現了我國集中力量辦大事的制度優勢，譜寫了一曲新時代鈦合金科研生產“國家隊”協力攻關、奮發圖強、勇創無人區、占領深海技術制高點的嘹亮凱歌。載人艙研制團隊以勇于登頂的創新實績展現了新時代奮斗者的美好形象。