李殿中中科院金屬所供圖

　　在材料領(lǐng)域，中科院金屬所研究員李殿中和核心技術(shù)“死磕”的勁頭，是出了名的。

　　前不久，全球在建規(guī)模最大、單機容量最大、技術(shù)難度最高的水電工程——金沙江白鶴灘水電站首批兩臺機組投產(chǎn)發(fā)電。該水電站100萬千瓦發(fā)電機組最核心的部件——水輪機轉(zhuǎn)輪，采用的正是李殿中團隊研發(fā)的高溫合金相控制技術(shù)。這項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，成功解決了相關(guān)器件依賴進口的難題。

　　1998年，李殿中來到中科院金屬研究所工作，組成十多人的科研團隊，攻克相關(guān)核心技術(shù)難題。

　　在工業(yè)生產(chǎn)中，大國重器所需的大鍛件，如核電壓力容器、大型船用曲軸等，都是先做出大鋼錠，再由鋼錠加工成形。這意味著，鋼錠的質(zhì)量，在很大程度上決定著大國重器的成功。

　　李殿中發(fā)現(xiàn)，一些大型鋼錠不合格的主要問題，在于其內(nèi)部成分不均勻。為了弄清楚這一問題是如何發(fā)生的，李殿中決定把鋼錠剖開，看看鋼錠里邊到底發(fā)生了什么。

　　這一大膽想法，一經(jīng)拋出便遭到很多人的質(zhì)疑——解剖鋼錠不僅成本高，而且周期很長。

　　可李殿中卻堅信，要解決問題，必須做好基礎(chǔ)研究的源頭工作，知其然，還要知其所以然。

　　沒有項目資助，他就四處籌集資金。最終，直徑2.4米、高3.5米、重100多噸的大鋼錠被一剖為二。

　　從剖開的橫斷面上看，成分分布不均勻，內(nèi)部存在很多孔洞和裂紋，這是導(dǎo)致鋼錠易報廢的主要原因。

　　李殿中認為，這些問題的形成，是氧在鋼中起到了關(guān)鍵作用，以氧化物為核心的輕質(zhì)夾雜物，與凝固界面的交互作用，誘發(fā)了鋼錠的成分不均勻性，因此，通過控制鋼水中的氧含量，就能顯著減少夾雜物的數(shù)量和尺寸，實現(xiàn)鋼的均質(zhì)性。

　　2014年，他根據(jù)實驗結(jié)果撰寫的論文，在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表，該篇論文引發(fā)學(xué)界較大反響，此后，“控氧可有效控制偏析”機理成為行業(yè)共識。

　　稀土被稱為“工業(yè)維生素”，我國科研人員很早就開始稀土鋼的研發(fā)，但在鋼中加入稀土后，其性能時好時壞，生產(chǎn)過程中也容易堵塞澆口，多年未能突破技術(shù)瓶頸。

　　2007年，李殿中在一次考察中發(fā)現(xiàn)，國外利用中國稀土制作鋼錠，鋼的品質(zhì)非常好，“為什么他們用稀土能用得這么好，我們就不能呢？”

　　帶著不解與不服輸，李殿中帶領(lǐng)團隊進行了反復(fù)實驗，但加入了稀土的鋼性能總是不穩(wěn)定。問題到底出在哪？

　　他親自跑到稀土生產(chǎn)現(xiàn)場，觀察稀土廠家的冶煉過程。

　　原來，稀土廠家做出來的稀土和他所需要的稀土，在概念上存在偏差。廠家為了讓稀土更為純凈，將其中的一些鐵、碳等元素都分離了出去。而李殿中經(jīng)過前期的實驗分析認為，稀土中的鐵、碳，對于煉鋼來說正是不可缺少的成分，反倒是影響純度的氧等雜質(zhì)元素，應(yīng)予去除。

　　李殿中將稀土帶回中科院金屬所親自冶煉，之后將低氧純凈稀土直接用于煉鋼中。

　　不出所料，煉出來的鋼不僅性能穩(wěn)定，且有著耐磨、耐熱、耐蝕的優(yōu)點。

　　“1噸鋼，只需加入100克左右的微量稀土，即可起到細化變質(zhì)夾雜、深度凈化鋼液和強烈微合金化作用，成本只增加了10多元，但疲勞性能卻可以提升一個數(shù)量級?！崩畹钪姓f。

　　在這場稀土鋼的技術(shù)攻堅戰(zhàn)中，李殿中帶領(lǐng)團隊“點石成金”，將稀土應(yīng)用于高端軸承鋼、齒輪鋼和模具鋼制造中，為高端基礎(chǔ)零部件研制提供強有力支撐。

　　稀土鋼技術(shù)突破了，李殿中又迎來了新的挑戰(zhàn)。

　　在能源電力、海洋工程中的核心部件——大鍛件，對材料的均質(zhì)性有極高要求，如何提升其冶金品質(zhì)成為世界性難題。

　　造成這一問題的根本原因，在于大鍛件制備一直采取“以大制大”手段，即先冶鑄大鋼錠，再制造大構(gòu)件，由于金屬凝固過程存在尺寸效應(yīng)，規(guī)格越大的鋼錠冷速越慢，導(dǎo)致其性能上的缺陷。

　　在鋼廠中，工人師傅經(jīng)常要放一掛鞭炮，來祝愿大型鋼錠的澆鑄成功——大鋼錠澆注需要準備多包鋼水，生產(chǎn)組織難度大。李殿中下定決心要解決這個問題。

　　偶然中，一張萬里長城的照片給了李殿中啟發(fā)。

　　恢弘壯美的萬里長城并不是一塊磚造出來的，而是一塊一塊磚疊加起來的，那么，為什么不能采用“以小制大”的方式把一塊塊的小型鋼板砌起來形成大鍛件？

　　實驗中，在李依依院士的支持下，李殿中帶領(lǐng)孫明月、徐斌等工作人員，發(fā)明了金屬構(gòu)筑成形方法，即將多塊鋼板采用高溫冶金連接工藝，充分愈合界面，實現(xiàn)界面與基體完全一致的無痕連接。

　　有時，他要坐10多個小時的車才能到達鋼廠，顧不上休息，白天跟企業(yè)管理人員、工程師和工人討論技術(shù)和流程，晚上進行生產(chǎn)實驗。

　　最終，生產(chǎn)實踐證實，通過這種方式構(gòu)筑成形的大鍛件，其性能穩(wěn)定性要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鍛件。該研究成果入選“壯麗70年·奮斗新時代——共和國發(fā)展成就巡禮”，金屬構(gòu)筑成形技術(shù)也獲得了2021年中國專利金獎。

　　“創(chuàng)新從來都是九死一生”，對李殿中來說，雖是如此，胸中卻仍常懷“亦余心之所善兮，雖九死其猶未悔”的豪情。在他看來，只有實現(xiàn)原始創(chuàng)新，才能真正實現(xiàn)核心技術(shù)的突破。

中青報·中青網(wǎng)記者 邱晨輝