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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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楊銳:鈦鑄強(qiáng)國器

2025-07-22 中國科學(xué)報 張楠
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語音播報

楊銳?受訪者供圖

“奮斗者”號載人球艙在10909米深海頂住2000頭非洲象般的壓力,長征五號氫泵葉輪在-253℃超低溫下以超音速旋轉(zhuǎn),C919大飛機(jī)國產(chǎn)發(fā)動機(jī)的鈦鋁葉片劃破長空……這些“大國重器”的核心部件上,都凝結(jié)著中國科學(xué)院金屬研究所(以下簡稱金屬所)研究員楊銳團(tuán)隊的執(zhí)著與創(chuàng)新。

2025年,楊銳榮獲全國先進(jìn)工作者稱號。他的人生軌跡恰似鈦合金材料——以堅韌承托使命,以突破定義邊界,在“上九天”“下五洋”的征程中,成就科學(xué)家與國家需求的同頻共振。

深海的“建艙者”

在“奮斗者”號萬米載人潛水器的鈦合金球艙內(nèi)壁,一道幾毫米寬的焊縫藏著中國深潛技術(shù)的突破密碼。這個直徑2米的球艙要承受110兆帕水壓,相當(dāng)于2000頭非洲象產(chǎn)生的壓力,而當(dāng)時國際上最先進(jìn)的美國“極限因子”號,采用Ti64鈦合金卻僅能實現(xiàn)兩人載客,且無法用于常規(guī)科考。

“要載3人,必須讓鈦合金強(qiáng)度提高20%,還得能焊?!睏钿J告訴《中國科學(xué)報》,在2012年接手載人艙材料攻關(guān)時,他和團(tuán)隊面對的是技術(shù)空白。

楊銳帶領(lǐng)團(tuán)隊從合金設(shè)計底層邏輯出發(fā),提出“消除焊接脆性”的新思路:以理論計算為指導(dǎo),調(diào)整鈦、鋁和多種過渡族元素配比,在保持韌性的同時提升強(qiáng)度。僅合金成分調(diào)試就經(jīng)歷了12輪實驗,每輪都要測試本體材料和焊縫退火處理前后的力學(xué)性能,團(tuán)隊最終研制出Ti62A鈦合金。

2019年,當(dāng)球艙在洛陽某研究所完成焊接后,隨爐樣品力學(xué)性能全部合格——這是確保萬米水壓下球艙安全服役30年的關(guān)鍵。

2020年11月10日,“奮斗者”號抵達(dá)10909米深海。創(chuàng)下此紀(jì)錄后不久,中國成為世界上萬米下潛人數(shù)、次數(shù)最多的國家。

楊銳常常感慨建制化科研的能量:“106位科研人員、200多名工人跨越7個省份,歷經(jīng)14道工序,在3年零3個月里開了65次協(xié)調(diào)會,才讓這顆‘深海之心’跳動起來?!边@項成果入選“十三五”國家科技創(chuàng)新成就展,成為海洋強(qiáng)國的鮮活注腳。

蒼穹的“鑄心者”

同樣的突破也發(fā)生在長征五號運(yùn)載火箭的“心臟”里。液氫液氧發(fā)動機(jī)的氫泵葉輪,要在接近絕對零度的-253℃下以每秒550米的速度旋轉(zhuǎn)——比音速還快。

“美國航天飛機(jī)因這一技術(shù)瓶頸推遲3年,我們不能等?!睏钿J團(tuán)隊臨危受命時,面對的是國內(nèi)空白的鈦合金粉末近凈成形技術(shù):葉輪尺寸收縮率高達(dá)33%,精度卻要控制在0.1毫米內(nèi),這相當(dāng)于3根頭發(fā)絲的直徑,控制難度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鑄造。

楊銳沒有走“反復(fù)試錯”的老路,而是帶領(lǐng)團(tuán)隊用計算機(jī)模擬粉末致密化過程,提前預(yù)測收縮軌跡,再通過實驗驗證優(yōu)化。1年突破關(guān)鍵技術(shù),18個月交付產(chǎn)品,最終葉輪制造精度比其他同類產(chǎn)品提高1倍,氫泵效率達(dá)76.5%,由此徹底解決了我國大推力氫氧發(fā)動機(jī)“卡脖子”難題。

2016年長征五號首飛成功后,楊銳團(tuán)隊獲五部委聯(lián)合頒發(fā)的“長征五號運(yùn)載火箭首次飛行任務(wù)突出貢獻(xiàn)團(tuán)隊獎”。這項底層技術(shù)至今仍支撐著嫦娥五號探月、天問一號火星探測等重大任務(wù)?!皬膶嶒炇业哪M曲線到發(fā)射場的成功轟鳴,這一步我們追了15年?!睏钿J說。

在C919大飛機(jī)國產(chǎn)發(fā)動機(jī)研制中,楊銳團(tuán)隊的創(chuàng)新同樣“劍指核心”。鈦鋁能讓發(fā)動機(jī)葉片減重50%,但常規(guī)精鑄技術(shù)的表面反應(yīng)層太厚,無法實現(xiàn)無余量鑄造。

他帶領(lǐng)團(tuán)隊發(fā)明高穩(wěn)定性氧化釔面層技術(shù),將反應(yīng)層厚度從100微米降至5微米,也就是降低了1個數(shù)量級,在國際上首次實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

如今,這項技術(shù)已用于長江1000發(fā)動機(jī)低壓渦輪葉片,并支撐長江2000發(fā)動機(jī)研制,是我國商用航空發(fā)動機(jī)自主化的關(guān)鍵一步。

產(chǎn)業(yè)鏈上的“織網(wǎng)人”

“遼寧年產(chǎn)8萬噸海綿鈦,占全國40%,但高端鈦材要從國外、省外買,再運(yùn)回沈飛、黎明公司用——這根鏈條必須接上?!痹谶|寧工作40余年的楊銳,對本地鈦產(chǎn)業(yè)的“痛點(diǎn)”了如指掌。

2024年,楊銳牽頭的遼寧省科技重大專項“高端裝備用金屬材料創(chuàng)制”啟動,省財政投入2億元,企業(yè)配套3.8億元,聯(lián)合5所高校、18家企業(yè)組成攻關(guān)聯(lián)合體,目標(biāo)直指“原料-加工-應(yīng)用”全鏈條貫通。

在沈陽某產(chǎn)業(yè)園的車間里,基于楊銳團(tuán)隊技術(shù)改造的鈦合金緊固件絲材生產(chǎn)線正高速運(yùn)轉(zhuǎn)。這條生產(chǎn)線產(chǎn)出的絲材,曾獲2014年國防科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎,如今已用于多型產(chǎn)品,年產(chǎn)能突破100萬件,成本較進(jìn)口降低40%。

“光有配方不行,得告訴工人怎么軋、怎么焊。”楊銳常帶領(lǐng)團(tuán)隊在車間蹲點(diǎn),把實驗室數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為“軋制溫度1050℃±5℃、變形量30%/道次”的具體參數(shù)。

這種“從實驗室到生產(chǎn)線”的閉環(huán)思維,貫穿他幾十年的科研生涯。

自1995年結(jié)束在英國劍橋大學(xué)博士后工作回國后,楊銳帶領(lǐng)金屬所鈦合金團(tuán)隊完成近百項國家級任務(wù):從軍用鈦合金棒材到深海鈦合金管材,從航天鈦合金鍛件到醫(yī)療鈦合金植入物。

這種“扎根地方、服務(wù)全局”的擔(dān)當(dāng),早已融入楊銳的科研基因。上世紀(jì)90年代回國之際,他放棄前往香港等地工作的機(jī)會,回到金屬所,正是看中遼寧作為我國金屬材料研究重鎮(zhèn)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

多年來,楊銳團(tuán)隊先后入選國家首批國防科技創(chuàng)新團(tuán)隊、中國科學(xué)院首批“青年創(chuàng)新團(tuán)隊特別支持計劃”以及科技部重點(diǎn)領(lǐng)域先進(jìn)鈦合金及工程應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊,成為面向國家重大需求不可或缺的戰(zhàn)略研究力量。

科學(xué)家精神的“鈦級傳承”

“1976年元旦,上小學(xué)的我讀到毛主席《水調(diào)歌頭·重上井岡山》中‘可上九天攬月,可下五洋捉鱉’,感到熱血沸騰。那時怎會想到,40年后能親身參與圓這些夢?”楊銳的感慨道出了其科研人生與時代使命的深刻聯(lián)結(jié)。

這份聯(lián)結(jié)體現(xiàn)在敢于突破的勇氣里。當(dāng)年萬米載人艙方案有爭議,國際上流行透明玻璃艙體,國內(nèi)不少專家擔(dān)心“鈦合金會落后”。楊銳頂住壓力,從斷裂力學(xué)公式推算鈦合金的安全承壓能力是玻璃的84倍,更適合長期科考。

楊銳所用的公式正是他的博士生導(dǎo)師埃貢·奧羅萬于1948年在英國卡文迪許實驗室修正完善的。當(dāng)“奮斗者”號完成克馬德克海溝國際聯(lián)合調(diào)查等重大任務(wù)時,日本《日經(jīng)亞洲》和美國《海洋技術(shù)評論》高度評價稱,載人艙使中國在深海探測領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先于任何其他國家。

“創(chuàng)新是基于科學(xué)的獨(dú)立判斷?!边@是楊銳常對學(xué)生說的話。

“材料是工業(yè)的骨骼,鈦合金的韌性與強(qiáng)度,恰如科研工作者需要的堅守與突破。”從實驗室配方到生產(chǎn)線產(chǎn)品,從劍橋博士后到鈦合金領(lǐng)航者,楊銳深耕鈦合金領(lǐng)域數(shù)十年。如今,他正帶領(lǐng)團(tuán)隊攻關(guān)新一代耐高溫鈦合金,目標(biāo)是支撐高超音速飛行器突破2000℃耐熱極限。

(原載于《中國科學(xué)報》?2025-07-22?第1版?要聞)

打印 責(zé)任編輯:閆文藝

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