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向国外进口遭拒,中国研制出2200兆帕“超级钢”,打破西方垄断,全球仅3国可以生产
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航母甲板厚度只有5厘米?凭什么能起降20吨重的战斗机? 一块1平方厘米大小、厚1.5毫米的“超级钢”,可以承受一头成年亚洲象的重量? 中国超级钢的屈服强度达到2200MPa,是俄罗斯AK系列镍铬钛合金钢的2倍? 什么是超级钢? 钢铁是一个国家工业的基础,从民用到军用,我们时时刻刻离不开钢铁制品,小到圆珠笔滚珠、图钉,大到汽车、轮船,再到高铁,桥梁,我们目之所及,钢铁的身影无处不在。 谈到钢铁,就会想到一个词——“钢筋铁骨”。这是钢铁的特性,既要有强度来抗击变形的能力,也要有一定的韧度防止折断和碎裂,还要有良好的延展性方便加工成需要的形状。 但是金属的强度、延展性和韧性这三种属性却是矛盾的存在。既要阳刚,又要阴柔。 超级钢就是这样的钢材,通过特殊的轧制工艺,使钢材在具有超高强度的同时,还保证了良好的韧性。 一般而言,不同用途的钢板其强度是不同的,民用大型船舶使用的钢板强度为250MPa,普通军舰使用的钢板强度为350MPa,航空母舰的钢板强度需要达到800MPa,而核潜艇的壳体钢板的强度则需要达到1100MPa。 这些都是超级钢,所以说超级钢没有最强,只有更强。 为什么使用超级钢? 在早期,潜艇的深潜需要催生了超级钢。为了摆脱声纳探测,潜艇需要下潜到更深的深度。 美国第一代核潜艇鹦鹉螺号、魟鱼级潜艇,壳体钢板的屈服强度为289MPa(HY-42)。 随着声纳系统探测深度的升级,潜艇的下潜深度逐渐增加。 同时,核动力的使用使得潜艇的航行速度和潜航深度得到极大的提高。 更深的潜行深度也就意味着潜艇的壳体需要更强的抗压强度。 在测试中,HY-80 钢板可以增加下潜深度到550米,而采用HY-100钢板制造的潜艇可以潜入690米的深海。 美国海狼级核潜艇使用HY-100超级钢板,洛杉矶级核潜艇使用HY-80 钢板。 这样就可以有效地躲避现代声纳系统,同时可以让大多数现代深水炸弹“望尘莫及”。 现代航母甲板和重要防弹部位用钢也需要超级钢的加持。 航母钢板必须做到耐低温、抗氧化、耐高温、耐腐蚀、高韧性、高屈服比、耐摩擦、耐高温烧蚀。 除此之外,钢板的自身重量也是考虑的主要因素。 美国福特号航母甲板厚度40-50毫米,采用HSLA-115钢,屈服强度在795兆帕,相当于一平方厘米的钢板上可以承受近8000公斤的冲击力。 在中国研制出航母级超级钢之前,世界上仅有俄罗斯、美国和法国拥有生产此级别超级钢的能力。 2005年4月26日,瓦良格号正式进入大连造船厂的干船坞。为了尽快改建瓦良格号航母,中国开始加速航母钢板的研制。 鞍钢在周丹领导下的研发团队的不懈努力下。在2009年5月,顺利交付为改建瓦良格舰生产的200吨航母上层结构用钢。 于此同时,鞍钢甲板钢研发团队也是夜以继日,对甲板钢生产的各个工序跟踪实验,终于完成航母甲板钢的轧制工艺课题。 一重集团适时研发制造了世界上最宽的轧机,10万吨级的轧制力,可以轧制宽度5.5米长度40米以上的钢板。 中国的航母甲板钢终于诞生了,其技术指标可以美国福特级使用的航母甲板钢相媲美,屈服强度达到了690MPa。 至此,中国完全打破国外航母用钢的垄断,跻身世界航母甲板钢生产国的行列。 中国超级钢的研制脚步并没有停歇。 2011年,中国生产出屈服强度达到1100MPa的潜艇用超级钢; 2017年8月,北京科技大学罗海文教授团队联合香港大学黄明欣团队以及台湾大学颜泓威团队发明了屈服强度达到2200MPa的超级钢,是俄罗斯AK系列镍铬钛合金钢屈服强度的两倍。此超级钢在拥有高强度的同时,又保持了高延展性,并且通过简单的制备工艺就可获得,不需要添加任何稀有贵金属,其制造成本只有目前超级钢制造成本低的五分之一。 我们的目标是星辰大海,在中国超级钢研发的征程中,让我们记住曾经为中国超级钢研制做出卓越贡献的“钢铁侠”: 柯俊:中国科学院院士。首次发现钢中贝茵体切变位移运动。 王国栋:中国工程院院士,轧制技术专家。将屈服强度200MPa级普通碳钢升级为400MPa超级钢。 周丹:鞍钢集团研究院。她及她的团队研制出航母结构钢材,球扁钢。
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