天博历时十多年，他们啃下这块“硬骨头”—新闻—科学网

穿山越岭、过江跨海，需要用到一种像穿山甲同样的挖地道神器 盾构机。我国作为基建年夜国，虽然实现了盾构机的国产化，但于盾构机的焦点部件 主轴承上却持久依靠入口。

近期，由中科院金属研究所李殿中研究员、李依依院士团队牵头攻关的超年夜型盾构机用直径8米主轴承研制乐成。这标记着我国已经把握盾构机主轴承的自立设计、质料制备、周详加工、安装调试以及检测评价等集成技能。

经国度轴承品质查验检测中央检测和相干专家组评审，该主轴承各项技能机能指标与入口同类主轴承相称，满意超年夜型盾构机装机运用需求。

该主轴承重达41吨，于运行历程中轴向遭到相称在2500头成年亚洲象的重力作用，是今朝我国打造的首套直径最年夜、单重最年夜的盾构机用主轴承，将安装于直径16米级的超年夜型盾构机上，用在地道项目挖掘。

被主轴承 卡 住的盾构机

主轴承是盾构机刀盘驱动体系的焦点要害部件。于盾构机掘进历程中，主轴承 手持 刀回旋转切削掌子面，并为刀盘提供扭转支撑。

高端轴承依靠入口是我国轴承行业的持久痛点。 要害设备顶用的轴承，年夜量从外洋采办。咱们不只买不到最佳的轴承，并且不管于技能办事、供货周期照旧价格方面，都受制在人。 李殿中说。

为何我国没法出产本身的高端轴承？

李殿中告诉《中国科学报》，年夜型盾构机于掘进历程中，只能进步，不克不及倒退，主轴承一旦掉效，会形成严峻丧失。为包管主轴承的高承载威力以及高靠得住性，打造主轴承的轴承钢要做到 高纯净 高均质 高强韧 高耐磨 。这同时对于主轴承成套设计、加工精度、润滑油脂等都提出了很高的要求。

我国盾构机用超年夜直径主轴承打造久而未决的重要缘故原由于在打造轴承的质料以及年夜型滚子的加工精度不外关，全流程技能链条不领悟。 李殿中说。

此外，要做本身的高端轴承，还不克不及复制外洋的质料、打造工艺或者技能线路。

复制以后，外洋立刻会有一个新的工艺出来。云云一来，你就永远只能随着他人跑。 李殿中说。

把稀土钢酿成 杀手锏

2007年，李殿中、李依依团队下刻意要啃下这块 硬骨头 。他们明确了一条准则： 要有本身的 杀手锏 技能。

杀手锏 象征着要有上风。高端轴承打造最焦点的问题是轴承钢质料。李殿中想到了稀土。

稀土钢是一种高机能质料，而稀土偏偏是我国的上风资源。于工业范畴，稀土被誉为 工业维生素 。因为稀土钢质料制备时，1吨钢里加100克稀土就够了，以是稀土又被称为 工业味精 。

已经有年夜量研究注解，钢中增添微量稀土可以或许显著提高钢的韧塑性、耐磨性、耐热性、耐蚀性等。然而，稀土钢于工业化出产时遭受两浩劫题：一是工艺不顺行，存于浇口严峻拥塞的问题；二是于钢中增添稀土后，钢的机能剧烈颠簸，存于不变性欠好的问题。

因为这两浩劫题始终未能有用解决，我国稀土钢的研究与运用由热变冷。

李殿中、李依依团队固然也面对着一样的难题。他们测验考试过各类纯度的贸易稀土，如999纯度的，以至更高纯度的。与此同时，只管钢的纯度跟着行业的技能前进已经经很高了，但二者联合后出产的稀土钢，机能照旧不不变。

颠末好几年 折腾 ，就于各人险些要抛却时，一个灵感忽然呈现 虽然说稀土纯度很高，但钢里的同化物有无可能照旧来自稀土？

凡是，钢中增添的是镧、铈轻稀土。李殿中带着团队成员，一路去多个稀本地货地，走进稀土出产企业调研，盯着看企业怎么出产稀土。

李殿中发明，稀土出产历程中没有出格留意氧的问题。顺藤摸瓜，他们摸到了稀土钢机能不不变的线索 稀土里的氧以及稀土中由氧孕育发生的同化物。

颠末年夜量试验、计较以及表征，他们展现了稀土于钢中的重要作用机制，开发出 低氧稀土钢 要害技能。

这套要害技能中藏着 秘方 ：既节制钢水的纯净度，又节制稀土的纯净度，称为 双低氧 。

颠末15年研发，稀土轴承钢的拉压疲惫寿命提高了40多倍，滚动接触疲惫寿命晋升了40%。

以后，于对于比同化物三维描摹以及尺寸时，李殿中以及李依依等人把本身研制的稀土轴承钢，和从外洋入口到的最佳的轴承钢，切成试片，举行电解以及同化物的淘洗、分散，放进扫描电镜不雅察。拍出的照片显示，稀土轴承钢里的同化物出现为一粒粒直径小在5微米的小球，而外洋入口的轴承钢中则为50微米以上的条状。

做高端轴承不消再跑半个中国

科研职员面对的另外一个问题是怎么把高端质料酿成高端轴承。

开初，李殿中等人与海内上风企业互助研制机床轴承，发明想做一个好的轴承，要 跑遍半个中国 。做一个好轴承有100多道工序，例如，铸造于广东，车加工于山东，热处置惩罚于辽宁，磨加工于浙江，拆卸于黑龙江、浙江，轴承现场测试又要回到广东。

海内的轴承加工程度以及技能系统也让人忧心。滚子是盾构机主轴承运行时蒙受负荷的元件，也是年夜型滚子轴承中最单薄的整机。盾构机主轴承技能总师、中科院金属研究所研究员胡小强曾经带人专门对于滚子的品质以及出产环境做过调研阐发。他们发明，入口的3米级主轴承里的滚子精度很是高，不管是从粗拙度、硬度匀称性照旧接触面、事情面来看都很是好，而海内因为受外洋入口装备限定，年夜型滚子加工精度只能到达二级，不克不及实现一级精度加工。

繁杂的工艺、单薄的链条，都让李殿中以及胡小强心中不安： 任何一个环节做欠好，末了就会致使轴承的服役寿命不长、机能掉控。领悟技能链，不让每个环节失链子十分主要。

2020年2月，中科院C类先导专项 高端轴承自立可节制造 获批建立。这让科研职员吃下了 定心丸 。

C类先导专项是中科院阐扬国度战略科技气力建制化上风，面向国度庞大战略需求、聚焦 洽商 要害焦点技能范畴，启动设立的庞大科技攻关使命。

于先导专项的撑持下，中科院金属研究所整合所内轴承钢、热处置惩罚、陶瓷、连结架等12个团队，凝结中科院兰州化学物理研究所等中科院7家研究所的气力，构成了笼罩轴承研发、轴承质料、打造、评价与服役全生命周期的全链条团队。

咱们还搜集了全行业的上风气力，无论国企、平易近企，只有动作快、无力量，咱们就一路干。 李殿中说。

20多家科研机谈判企业各显神通，主轴承质料制备、周详加工、成套设计中的12项焦点要害技能问题前后获得解决。他们研制出的直径100毫米以上的一级滚子，使我国轴承行业�첩冲破了一级年夜型滚子周详加工技能。

轴承研制耗时3年，团队用1467.4吨稀土轴承钢研制出41支年夜型套圈、7996粒滚子、492段铜钢复合连结架，光焊缝就焊了36.9万条。

终极，国产的直径从3米级到8米级的盾构机主轴承一一降生。此中，直径3米的主轴承已经运用在沈阳地铁项目。

回首数十年的研发过程，李依依感触，8米级盾构机主轴承的研制乐成患上益在根蒂根基研究。 根蒂根基研究于稀土钢机能晋升、滚子精度晋升、铜钢复合连结架研制等方面都阐扬了主要作用，而主轴承的研制也进一步动员了根蒂根基学科的成长。

盾构机用超年夜直径主轴承的研制乐成，为我国高端根蒂根基零部件攻关提供了精良的范式，是 领悟技能链、制造立异链、对于接财产链 的踊跃实践，是阐扬新型举国体系体例上风、开展 政产学研用 协同立异的活泼表现。 李殿中说。

《中国科学报》 (2022-12-15 第1版 要闻)/天博