武科大团队研发高冰级钢轴，填补国内技术空白

近日，武汉科技大学（以下简称武科大）理学院“破冰钢脊”团队通过多组元协同合金设计技术，研发出高冰级钢轴，实现新材料综合力学性能的显著提升，为极地船舶安全运行提供保障。

团队实践现场合影。武汉科技大学供图

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近年来，我国海洋强国战略深入推近，“冰上丝绸之路”建设持续提速，但我国高冰级船舶大功率轴系材料的研究尚处于起步阶段，其中大部分材料依赖进口。为了填补国内技术领域空白，武科大团队自2023年起着手研究，将“机械学习＋材料设计”运用到钢材料设计上，成功研发出一种创新合金钢，显著提升了强度、韧性、疲劳寿命，并有效控制了成本。

“记得当时磨制样品，我们整天都泡在实验室磨样，手都磨破了。”团队负责人、来自冶金与能源学院2213班学生吴畏回忆道，在推进过程中遇到很多困难，但每一次克服困难都让他们离目标更近一步。

他们两年攻克三大技术瓶颈。强度与韧性如同极地航行中的“两翼”，两者相衡，关乎航行安全与性能的根本。面对“强度-韧性倒置”（材料的强度与韧性此消彼长）行业难题，他们革新了一种让二者协同增益机制的复合工艺：淬火时留住材料中韧性成分，回火时分阶段分时间操作，一会儿整出纳米结构让材料更硬，一会儿增加逆转变奥氏体让材料更韧，还顺便将晶界杂质去除，打破了原来顾此失彼的局面。

在材料性能上，团队找到了合金钢与各种元素搭配的方法，精准调控材料的强度与韧性，让性能超越国际标准，为高冰级船舶极端环境运行筑牢基础。在工艺优化中，他们首创分阶段控制温度，结合动态时效的工艺，解决了钢材回火时容易变脆的问题，有力保障了大尺寸锻件的安全高效制造。

经历了数百次实验、调试参数、分析数据，持续数月克服工艺参数控制、材料结构优化等重重困难，他们看着研究成果一步步从理论走向实践，成功研发出国内首根纯自主研发的大尺寸高冰级大功率钢轴，并于今年3月份获得发明专利证书，实现了国内高冰级轴系材料发展领域从零到一的突破。

目前，该成果已开展多项技术合作，并进入工业化阶段。团队与与武汉重工建立深度合作，相关技术将用于某重型船舶的桨轴，以及国外某重型破冰船螺旋桨轴和中间轴的制造，并与武汉市青山区、青山产投集团签订成果转化合作协议，联合武汉重工形成“政产学投”四位一体的协同创新模式，形成多方共赢格局。

“破冰钢脊”团队的研究成果，不仅打破了“卡脖子”困局，更探索出产学研深度融合的“武科大范式”，为海洋强国建设提供了关键技术支撑，让“冰上丝绸之路”行稳致远。

该研究成果得到中国工程院院士毛新平的高度认可。他认为，该研究填补了我国高冰级极地轴系用钢材料的空白，具有非常广阔的市场应用前景。武汉重工铸锻有限责任公司正高级工程师熊武认为，该研究标志着我国在极地特种轴系钢领域实现了从被‘卡脖子’到行业领跑的跨越。