财经|我们不仅做成了世界上最大的金属呼啦圈,还解决了一个世界性难题( 三 )


用的时候就像千层饼一样 , 一撕就撕开了 。 你这个可都是在国之重器上应用啊 , 将来出事了 , 你能担起这个责任吗?我看你还是早点迷途知返吧!
当时我们虽然受了点打击 , 但是我们也下定决心 , 一定要证明我们自己是对的 。
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所以做了大量的基础性的研究工作 , 总结起来就是我们提出了两项界面愈合的机制 。
第一项机制是界面的再结晶机制 , 就是在高温大变形作用下 , 这个界面处会发生剧烈的动态再结晶 , 生成了很多新的晶粒 。
它跨越界面生长就能够将两部分金属牢固地结合在一起 。
第二个机制是界面的氧化膜分解机制 。
这个氧化膜不是个好东西 , 它会阻碍界面的连接 。 但是我们发现这种氧化膜在高温大变形作用下它会发生破碎 , 然后又会发生解离 。
既有物理过程 , 又有化学过程 。 生成的离子态物质会向远处去扩散 。
经过长时间保温之后 , 界面处的成分组织性能 , 可以达到与基体完全一致的这种程度 。
这个过程就跟我们人体伤口的愈合过程是高度相似的 , 如果我们有了一个伤口怎么处理呢?
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先要清创 , 然后缝合 , 缝合完之后就静养休息 。 等它长好之后这个位置就不太好用了 。
我们还要做恢复性的训练 , 那么相应地 , 这个金属构筑成形过程中 , 界面的结合也是类似的 。
在高温大变形的作用下 , 这个界面处会积累大量的形变储能 , 它会激发剧烈的原子的扩散和动态再结晶 。
从而将两部分本来分离的金属牢固地结合在一起 , 而且成为血脉相通的浑然的一体 。
当然了 , 光有思想和理论还不够 。
一个新思想 , 新技术要想服人的话 , 必须一竿子捅到底要把东西做出来 。
所以说我们花了将近十年的时间 , 把这项技术推向工程应用 , 目前这项技术已经在核电、水电、风电等领域初步获得了应用 , 取得了比较好的效果 。
从思想提出到工程应用
下面我就以一个具体的案例来介绍 , 我们是如何把这项技术从思想推向工程应用的 。
四代核电工程是我们国家核能的重大专项 。 对于实现核燃料的闭式循环促进核能的可持续发展 , 具有重大的意义 。
这个四代核电里面的堆容器 , 就像一个大热水瓶一样 , 里面装了很多堆内的构件还有核燃料 。
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这其中有一个最关键的部件就是直径达到15.6米的 , 一个巨型的不锈钢的支承环 。
这个环本身它要支承着堆容器7000多吨的重量 , 是7000多吨啊!
而且 , 它本身也是压力边界的一部分 , 还要承受着中子辐照 。 还有疲劳载荷 , 以及液态金属钠的腐蚀 。
所以说 , 它是一个极端环境下服役的构件 , 被誉为是整个堆容器的脊梁 。 以往国外都是把它做成6瓣或者8瓣分别制造 , 然后再组焊在一起的 。
但是 , 在焊缝位置就存在着安全隐患 , 我们大胆提出了一个一体化的成形思想 , 就是整个构件没有一条焊缝 。
这样做有两点好处 , 一个是提升安全性、可靠性 。
另外一个 , 减少了复杂的焊接操作 , 可以降低制造成本 。
这在工程上来讲 , 一体化的制造是一个有重大意义的事情 。
可以说 , 这是一个国外不敢想 , 我们敢想;国外没有做过 , 我们先做了的一个事情 。
说起来是雄心万丈 , 做起来却是困难万千哪!
这个大环重量是150吨 , 它的价值跟150公斤的黄金是一样的 。 我算了一下我的收入 , 我干五辈子赚的钱也买不起这一个环 。
所以 , 一旦做废了 , 做坏了 , 那我的责任就太大了 。 好在 , 我们是有各级领导的关爱支持和鼓励 , 尤其是我们的研究部主任李殿中老师 , 给了我们很大的支持 。
我们就稳扎稳打 , 从两米的小环开始制作 , 一直到5米、15米 。 我们做了很多的模拟试验件 。
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最终经过1000多个日日夜夜的攻关努力 , 终于固化了工艺形成了成熟可靠的工艺方案 。
在2019年3月12日的时候 , 我们团队在著名的铁匠之乡 , 山东章丘 , 完成了这个直径15.6米的巨型的不锈钢支承环的研制 。
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我们是采用58块优质的连铸坯作为构筑的基元 , 就像盖房子的砖一样先把它表面加工、打磨干净 , 露出新鲜金属 , 然后像小孩叠积木一样一层一层地叠起来 。
叠到多高呢?叠到四层楼这么高 。 比这个房顶还要高 。
然后把这个宝塔推到真空室里面进行电子束封焊 , 使层与层之间处于一个高真空的状态 , 然后加热到1250摄氏度的高温 , 进行大的变形 。


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