核聚變能源被譽為“人類終極能源”,而實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵在于突破材料技術(shù)的瓶頸。2025年4月,河鋼集團-張宣科技與中國科學(xué)院等離子體物理研究所聯(lián)合研發(fā)的超低溫高強韌無磁不銹鋼材料,成功應(yīng)用于安徽合肥緊湊型聚變能實驗裝置(BEST)的核心部件,標(biāo)志著我國在核聚變材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破,為“人造太陽”商業(yè)化進程注入強勁動力。
核聚變裝置的超導(dǎo)磁體需要在接近絕對零度(-269℃)的環(huán)境中運行,傳統(tǒng)材料在極低溫下常面臨高強度與高韌性無法兼顧的難題,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)部件易出現(xiàn)脆性斷裂風(fēng)險。河鋼張宣科技通過精準(zhǔn)固氮技術(shù)和全程序智能控制變形技術(shù),解決了材料控氮及鍛造缺陷問題,成功研發(fā)出兼具優(yōu)異力學(xué)性能的無磁不銹鋼材料。測試數(shù)據(jù)顯示,該材料在超低溫下的屈服強度、延伸率及斷裂韌性等核心指標(biāo)均超越國際同類產(chǎn)品,完全滿足BEST裝置設(shè)計要求。
研發(fā)過程中,張宣科技聯(lián)合高校與科研院所組建攻關(guān)團隊,依托國家級重點實驗室的科研資源,通過數(shù)萬次試驗優(yōu)化工藝參數(shù)。例如,通過“氮氣回填”技術(shù)精準(zhǔn)調(diào)控真空冶煉中的氮元素含量,并在鍛造環(huán)節(jié)引入智能控制系統(tǒng),確保材料性能的穩(wěn)定性。這種“實驗室數(shù)據(jù)直通生產(chǎn)線”的模式,顯著縮短了技術(shù)轉(zhuǎn)化周期,為高端材料的規(guī)?;a(chǎn)提供了范例。
該材料已應(yīng)用于BEST裝置CS超導(dǎo)磁體的Tail結(jié)構(gòu)、HALF結(jié)構(gòu)及氦進出口凸臺等關(guān)鍵部位,成為保障超導(dǎo)磁體安全運行的核心屏障。其意義不僅限于核聚變領(lǐng)域,還可拓展至星際飛船薄壁貯箱、氫能源儲運等國家重大低溫工程,為解決極低溫環(huán)境下的材料性能矛盾提供了通用解決方案。
BEST項目是我國“人造太陽”技術(shù)迭代的重要一環(huán),旨在實現(xiàn)聚變能發(fā)電的首次工程驗證。河鋼材料的成功應(yīng)用,不僅打破了國外技術(shù)壟斷,更標(biāo)志著我國在核聚變材料領(lǐng)域躋身國際前沿。這一突破為下一代高場超導(dǎo)磁體的研發(fā)積累了寶貴經(jīng)驗,加速了核聚變能源從實驗裝置走向商業(yè)電站的進程。
河鋼超低溫高強韌無磁不銹鋼材料的研發(fā),是產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的典范,也是中國制造向尖端材料領(lǐng)域進軍的縮影。隨著該材料在更多領(lǐng)域的推廣應(yīng)用,我國在全球新能源競賽中的技術(shù)話語權(quán)將進一步提升,為人類實現(xiàn)“清潔能源自由”貢獻中國智慧。