日前，“國之重器”——緊湊型聚變能實驗裝置（BEST）項目迎來重要進展，超低溫高強韌無磁不銹鋼材料在該裝置實現應用。這標志著我國攻克了極低溫環(huán)境下材料高強度與高韌性無法兼顧的世界性難題，為核聚變能源發(fā)展鋪就關鍵基石。

我國有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置。新華社記者 黃博涵 攝

太陽發(fā)光發(fā)熱源于其內部的核聚變反應，“人造太陽”就是要造出一個“太陽”實現聚變發(fā)電。BEST項目是“人造太陽”的后續(xù)項目，建成后，將在第一代裝置的基礎上，首次演示聚變能發(fā)電。此次應用的高端低溫鋼材料由河鋼集團張宣科技研發(fā)生產。

如何攻克“卡脖子”技術難題？如何讓科技創(chuàng)新成果從“實驗室”走向“生產線”？我們到張宣科技尋找答案。

清晨7點，陽光透過外窗灑落在實驗室里，一層淡淡的金色薄紗覆蓋在儀器外表，張宣科技技術研發(fā)人員陸續(xù)走進實驗室中試基地。

桌前攤開著幾張詳細的工藝圖，技術人員緊盯電腦程序界面，通過變化的工藝曲線，比較著超低溫高強韌無磁不銹鋼材料的試驗數據……

“逐步降低氮氣含量，按照新控制參數提高真空度，數值低于預期便可進入產線試生產。”隨著試驗結果的出爐，歷經許久的研發(fā)試驗告一段落。

技術人員正在研發(fā)攻關。張宣科技 供圖

產業(yè)出卷，科技答題。張宣科技緊緊圍繞國家重要領域戰(zhàn)略需求，遵循“研究、立項、實施、轉化”的科研思路，利用中科院理化所可控核聚變關鍵材料中試基地的自身科研優(yōu)勢，深入調研實際需求，精準把握“材料畫像”及發(fā)展趨勢，確保研發(fā)課題具備實際價值。

緊湊型聚變能實驗裝置工藝系統極為復雜，其中低溫結構部件是聚變堆超導磁體安全運行的關鍵屏障。

根據中國科學院等離子物理研究所提供的材料指標需求，張宣科技技術創(chuàng)新團隊反復研究摸索，一次次進行試驗。

“數據的矩陣組合及精確計算經常打亂研發(fā)計劃節(jié)奏，每天的心情也隨著試驗的結果起起落落。成功會在哪一次呢？或許下次，或許下下次，也或許是第一百零一次。”創(chuàng)新團隊負責人講述著當時的感受。

最終，在堅持不懈的努力下，創(chuàng)新團隊在自主創(chuàng)新的基礎上，聯合“智力”資源，成功研發(fā)出超低溫高強韌無磁不銹鋼材料的工藝方案，一舉打破瓶頸。

據了解，張宣科技作為聚變堆用高端低溫鋼材料攻關的聯盟單位，在科研攻關方面下足功夫。目前已聯合北京科技大學等高校、科研院所建立動力工程多相流等5個國家級重點實驗室中試基地，3個省級重點實驗室中試基地，為全面推進技術研發(fā)、成果轉化、人才培養(yǎng)，全力打造首都科技成果轉化與新興產業(yè)孵化基地奠定了堅實基礎。

生產高端材料，過去是邊生產邊摸索，在點滴中改進，如今，工藝參數可直接從實驗室搬進生產線。

“現在用‘氮氣回填’技術，可以精準控制氮元素的含量。”張宣科技特材產線工程師蘇愛民指著真空感應爐觀察孔，話里帶著喜悅。

10米高的真空感應爐內液態(tài)合金緩緩流動，技術人員仔細計算著熔化周期，觀察狀態(tài)變化。

新材料具有耐低溫、高強度特性，對氮元素含量有極高的要求。生產過程中為何出現氮元素含量不一樣的情況？答案就藏在工藝中。

技術人員正在調整真空冶煉參數。張宣科技 供圖

“簡單來說，‘配方’一樣，‘煎熬’的步驟和火候不同，產生的‘藥效’也不同。”蘇愛民介紹，在真空冶煉、電渣重熔、鍛造等工序，調整合金元素加入順序及加入量，逐步固化真空環(huán)境中的氮元素吸收率，實現性能的穩(wěn)定。

以往，傳統的做法是在生產過程中逐步摸索工藝變化，耗時費力，而且不能精準控制材料性能。現在經過實驗室里工藝數據和操作步驟的嘗試，可直接“著陸”生產線。

“材料成型期能夠實現智能控制，直接輸入變形參數終端值即可。”蘇愛民說，鍛壓成型的材料下線后，其屈服強度、極限拉伸強度及斷裂韌性等核心指標均滿足使用要求，達國際前沿水平。

“接下來，我們將錨定國家重要領域材料使用需求，依托高校、科研院所等科研智力資源，加快前沿技術研發(fā)和成果轉化，推動高質量發(fā)展。”蘇愛民說。