此前,我国盾构机用超大直径主轴承制造久而未决的主要原因在于制造轴承的材料和大型滚子的加工精度不过关,全流程技术链条不贯通。攻关团队认为,要制造高纯净、高均质、高强韧、高耐磨的轴承钢材料,一定要从源头解决材料制造的问题,他们将目光瞄准了稀土轴承钢。已有大量研究表明,钢中添加微量稀土能够显著提高钢的韧塑性、耐磨性、耐热性、耐蚀性等。然而,稀土钢在工业化生产时遭遇两大难题:一是工艺不顺行,存在浇口严重堵塞的问题;二是稀土在钢中添加后,钢的性能剧烈波动,存在稳定性不好的问题。这两大难题一直未能有效解决,导致我国稀土钢的研究与应用由热变冷。 为发挥我国稀土资源优势,解决轴承领域的重大需求,中科院金属研究所团队历经十多年的研究,发现稀土钢性能波动、浇口堵塞问题的根源在于氧含量。经过大量的实验、计算和表征,他们揭示了稀土在钢中的主要作用机制,开发出“低氧稀土钢”关键技术。该团队通过控制氧含量,制备出性能优越、稳定性好的低氧稀土钢,研制出的稀土轴承钢拉压疲劳寿命提高40多倍,滚动接触疲劳寿命提升40%,相关基础研究成果于今年发表在国际著名期刊《自然-材料》(Nature Materials)上。同时,有效解决了稀土轴承钢工业生产时遭遇的浇口严重堵塞问题及加入稀土性能不稳定问题,牵头制订了多项稀土钢标准。目前由相关合作企业生产的稀土轴承钢综合力学性能优异,好于进口产品。
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