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系列报道《科技强国在路上》，今天关注面向国家重大需求的技术创新项目。

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重器再添“中国心”

8米直径盾构机主轴承将应用

从穿山越岭到过江跨海，盾构机是国民经济和建设的重大装备。作为盾构机“心脏”的主轴承，其研发是实现盾构机自主可控制造的最后一公里。2022年底，我国科研团队研制出设计寿命超过10公里、具有国际水平的“超大型盾构机用直径8米主轴承”。面向国家重大需求，现在，科研团队又有了新目标。

春节期间，在位于沈阳的中科院金属研究所，科研团队正在进行新一轮研发。他们瞄准的是设计寿命超过15公里的盾构机主轴承，以满足未来长隧道、大隧道盾构机制造的需求。

中科院金属研究所研究员 胡小强：15公里，意味着它可能要作业15000小时以上，时间长，对应着主轴承的材料，它的强度、韧性、耐磨性，都要更好。

中科院金属研究所研究员 李殿中：我们的轴承设计需要承担更大的载荷，更可靠。

在刚刚过去的2022年年底，科研团队成功研制出设计寿命为10公里、直径为8米、重达41吨的超大型盾构机主轴承，可承载的最大轴向力为10的5次方千牛，约等于2500头成年亚洲象的重力，成为目前我国制造的首套直径最大、单重最大的盾构机用主轴承。

中科院院士 李依依：我们是一级滚子精度的轴承，全是我们自主设计、自主制造，而且是高质量的从材料一直到最终轴承的产品。

让盾构机主轴承的设计寿命从10公里提升至15公里，是新升级也是新挑战，所带来的研发难度，呈指数级增加。

科研团队介绍，主轴承是盾构机的核心部件，类似于手掌的掌心，四周承载着刀盘，带动刀盘旋转实现隧道挖掘。为了实现超大直径盾构机主轴承自主可控，科研团队十多年前开启了材料制备研发，将目光瞄准了稀土钢。然而，稀土钢在工业化生产时遭遇的难题，长期悬而未决，导致我国稀土钢的研发由热变冷。正是在这个几近冷藏的领域，研究团队经过大量的实验、计算，最终开发出“低氧稀土钢”关键技术。

中科院金属研究所研究员 李殿中：我们发现稀土中含氧量高，导致性能波动。后来我们把稀土中氧含量降下来之后，把低氧的稀土加到低氧的钢里，性能就特别稳定。我们开发了低氧稀土钢，把稀土加到轴承钢里之后，它的拉压疲劳寿命提高了40多倍。

低氧稀土钢研发成功，让盾构机主轴承研发驶入快车道。面向国家重大需求，2020年中科院启动“高端轴承自主可控制造”战略性科技先导专项，科研团队联合40多家科研院所和优势企业，协同攻关。仅用3年，就突破了一级大型滚子精密加工技术。至此，从主轴承材料制备，到成套设计精密加工，均已完成，直径3米级到8米级的盾构机主轴承也相继诞生。直径3米的主轴承，已在沈阳地铁工程中成功应用。

中科院金属研究所研究员 李殿中：我们主轴承研制成功之后，就意味着我们国产化已经打通了最后一公里。提供一个良好的范式，就是从材料出发，贯通技术链，从而实现我们高端基础零部件的自主可控。

春节期间，我国制造的首套直径最大、单重最大的8米盾构机用主轴承，正在中交集团的苏州常熟厂房内紧锣密鼓进行装机测试，后续将装到16米级盾构机上，在过湖隧道工程中率先应用。盾构机用超大直径主轴承的研制成功，为我国高端基础零部件攻关提供了良好的范式。聚焦高端装备、能源电力、船舶制造等领域的国家重大需求，科研团队解决了多项国家重大装备的核心部件需求，正在完成从“会做什么”到“要做什么”的华丽转身。

中科院金属研究所研究员 李殿中：我们研究的水轮机组的转轮，还有大的主轴，在白鹤滩水电站中应用。我们研究的15.6米的核电支撑环，在核电的重大装备中成功应用。

02

致力国家能源结构转型

大规模储能技术研发提速