人類對深海充滿好奇,更想一探究竟。
人類想進入深海探險,困難重重。
人沒有魚鰓,進入水下是無法長時間呼吸。
人在水下,身體更需要承受巨大的水壓力,每加深10m,就增加一個大氣壓。
而地球上最深的馬裡亞納海溝海底,產生的海水壓力,可以讓一個體重80公斤的成年人,感覺就像壓上了275000個人的重量。
雖然,人類深海探險,困難重重。但是,人類不會放棄對大海探險的夢想。
馬裡亞納海溝被稱為「地球第四極」,水壓高、完全黑暗,是地球上環境最惡劣的區域之一,其最深處約11000米,相當於珠穆朗瑪峰疊加華山的海拔高度。
而在「地球第四極」探險,首當其衝的問題就是能不能承受這麼大的海水壓力。缺少好的潛水器,那是事倍功半。俗話說得好:工欲善其事,必先利其器;中國「奮鬥者」號潛水器想要進入超過萬米的深海科考,就必須做好潛水器的承壓外殼。
根據以往「蛟龍」號、「深海勇士」號的經驗,潛水器的外殼材料主要使用Ti64材料(就是鈦合金材料)。這種鈦合金有什麼神奇的呢?
鈦合金具有較高的強度,其抗拉強度686~1176MPa ,密度一般在4.5g/cm 3 左右,僅為鋼的60%左右。其強度遠遠高於其它金屬,因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大於其它金屬結構材料,位於金屬之首。可制出單位強度高、剛性好、質輕的零部件。
鈦的比重僅是鐵的1/2,卻像銅一樣經得起錘擊和拉延。在超低溫世界裡,鈦會變得更為堅硬,並有超導體的性能,鋼則變得脆弱無能。
鈦有很強的耐酸鹼腐蝕能力,在海水中浸5年不鏽蝕,鋼鐵在海水中則會腐蝕變質。用鈦合金為船隻製造外殼,海水無法腐蝕它。一般用鋼鐵製作的潛艇,在超過300米就容易被水壓壓壞。
所以用鈦合金製作深海潛水器的外殼是再合適不過的了。
但是,Ti64材料強度、韌性等指標無法達到萬米海深極端壓力條件下載人艙的目標尺寸和厚度要求。
於是,中國科學院金屬研究所進過三年的研發,發明了Ti62A鈦合金新材料,這種材料具有良好熱加工成形和焊接成形性能。這種材料韌性和可焊性與Ti64合金相當,但強度更大。
鈦合金團隊還攻克了載人艙材料、成形、焊接等一系列關鍵技術瓶頸,製作出中國「奮鬥者」號的外殼。
2020年10月10日起,中國「奮鬥者」號赴馬裡亞納海溝開展萬米海試。
中國「奮鬥者」號潛水器是此次探險的重中之重,潛水器成功完成13次下潛,其中8次突破萬米。11月10日8時12分,「奮鬥者」號創造了10909米的中國載人深潛新紀錄,中國的鈦合金材料研究上升到一個新水平。
28日8時30分許,創造了10909米中國載人深潛新紀錄的「奮鬥者」號完好無損,完成第二階段海試,勝利返航。中國載人深潛新紀錄的創造是離不開中國新材料做出的貢獻。
相信人類探索海洋,中國能做的更多,為人類發展做出濃墨重彩的貢獻。