深潜装备用关键材料现状与展望

doi:10.3981/j.issn.2097-0781.2022.02.011

前瞻科技 ›› 2022, Vol. 1 ›› Issue (2): 145-156.DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2022.02.011

深潜装备用关键材料现状与展望

杨锐(), 马英杰

中国科学院金属研究所,沈阳 110016

收稿日期:2022-05-23 修回日期:2022-06-03 出版日期:2022-06-20 发布日期:2022-08-18
作者简介:杨锐,研究员,博士研究生导师。现任中国科学院金属研究所钛合金研究部主任、上海科技大学智造系统工程中心主任。入选国家高层次人才特殊支持计划。研发的新型钛合金和纤维增强钛基复合材料以及部件制造新技术应用于多种飞机和航空发动机型号、长征五号运载火箭氢氧发动机和“奋斗者”号载人潜水器。曾任科技部“973”计划首席科学家。获周光召基金会应用科学奖和何梁何利基金科学与技术进步奖。电子信箱： ryang@imr.ac.cn。
基金资助:
国家重点研发计划(2016YFC0304200);国家重点研发计划(2021YFC2801800);中国科学院战略性先导科技专项（A类）(XDA22010000)

Status and Prospect of Key Materials for Deep Submergence Facilities

YANG Rui(), MA Yingjie

Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China

Received:2022-05-23 Revised:2022-06-03 Online:2022-06-20 Published:2022-08-18

摘要/Abstract

摘要：

在简要介绍了国内外深潜器用工程材料发展历程和应用现状基础上,论述了新材料对高性能深海观测探测装备的支撑作用,展望了深潜装备用关键材料,特别是钛合金、有机玻璃、复合材料、浮力材料、密封材料的发展前景,对高效突破深海工程材料瓶颈的组织模式提出了建议。

关键词: 深海工程, 载人深潜器, 耐压结构材料, 结构功能一体化材料

Abstract:

This paper starts with a brief introduction to the development and application status of engineering materials for bathyscaphes both in China and abroad, and then it expounds on the function of new materials in supporting high-performance facilities for deep-sea observation and exploration. Furthermore, the paper looks forward to the development directions of key materials for deep-sea facilities, including titanium alloys, acryl glass, composites, buoyancy materials, and sealing materials, and it proposes suggestions on the organizational model to effectively break through the bottlenecks in deep-sea engineering materials.

Key words: deep-sea engineering, bathyscaphe, pressure-resistant structural materials, structural-functional materials

杨锐, 马英杰. 深潜装备用关键材料现状与展望[J]. 前瞻科技, 2022, 1(2): 145-156.

YANG Rui, MA Yingjie. Status and Prospect of Key Materials for Deep Submergence Facilities[J]. Science and Technology Foresight, 2022, 1(2): 145-156.

图/表 11

图1 国际上（a）及中国（b）在不同时期研制的主要载人潜水器及其载人舱壳体特征

图2 “Deepsea Challenger”号载人潜水器的单人载人舱建造过程（来源：纪录片《Deepsea Challenge》）

图3 “Limiting Factor”号全海深载人潜水器（a）及其2人钛合金载人舱（b）（来源：http://tritonsubs.com）

图4 “奋斗者”号载人潜水器钛合金载人舱建造关键过程

图5 “奋斗者”号载人潜水器选用的有机玻璃视窗

图6 Triton 7500/3（a）和Triton 13000/2（b）采用全透明有机玻璃制备耐压壳体（来源：http://tritonsubs.com）

图7 深潜器设备仪器陶瓷耐压壳体（端部为钛合金）

图8 固体浮力材料空心玻璃微球（a）和批量生产的浮力材标块（b）

图9 深渊原位科学实验站用体系化结构钛合金材料

图10 深渊原位科学实验站用体系化钛合金部件制备技术

图11 碳纤维增强树脂复合材料（a）与SiC纤维增强钛基复合材料耐压舱体（b）结构示意图

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