核聚變能源被譽為“人類終極能源”,而實現這一目標的關鍵在于突破材料技術的瓶頸。2025年4月,河鋼集團-張宣科技與中國科學院等離子體物理研究所聯合研發的超低溫高強韌無磁不銹鋼材料,成功應用于安徽合肥緊湊型聚變能實驗裝置(BEST)的核心部件,標志著我國在核聚變材料領域實現關鍵技術突破,為“人造太陽”商業化進程注入強勁動力。
核聚變裝置的超導磁體需要在接近絕對零度(-269℃)的環境中運行,傳統材料在極低溫下常面臨高強度與高韌性無法兼顧的難題,導致結構部件易出現脆性斷裂風險。河鋼張宣科技通過精準固氮技術和全程序智能控制變形技術,解決了材料控氮及鍛造缺陷問題,成功研發出兼具優異力學性能的無磁不銹鋼材料。測試數據顯示,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均超越國際同類產品,完全滿足BEST裝置設計要求。
研發過程中,張宣科技聯合高校與科研院所組建攻關團隊,依托國家級重點實驗室的科研資源,通過數萬次試驗優化工藝參數。例如,通過“氮氣回填”技術精準調控真空冶煉中的氮元素含量,并在鍛造環節引入智能控制系統,確保材料性能的穩定性。這種“實驗室數據直通生產線”的模式,顯著縮短了技術轉化周期,為高端材料的規模化生產提供了范例。
該材料已應用于BEST裝置CS超導磁體的Tail結構、HALF結構及氦進出口凸臺等關鍵部位,成為保障超導磁體安全運行的核心屏障。其意義不僅限于核聚變領域,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”技術迭代的重要一環,旨在實現聚變能發電的首次工程驗證。河鋼材料的成功應用,不僅打破了國外技術壟斷,更標志著我國在核聚變材料領域躋身國際前沿。這一突破為下一代高場超導磁體的研發積累了寶貴經驗,加速了核聚變能源從實驗裝置走向商業電站的進程。
河鋼超低溫高強韌無磁不銹鋼材料的研發,是產學研協同創新的典范,也是中國制造向尖端材料領域進軍的縮影。隨著該材料在更多領域的推廣應用,我國在全球新能源競賽中的技術話語權將進一步提升,為人類實現“清潔能源自由”貢獻中國智慧。
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