從卡脖子到國產(chǎn)化，高鐵輪軸材料研制突破瓶頸

【作者簡介】

李昭東，正高級工程師，現(xiàn)任鋼鐵研究總院工程用鋼研究所所長助理、交通與建筑用鋼項目部主任，第二十四屆北京優(yōu)秀青年工程師標(biāo)兵。主要從事低合金鋼的固態(tài)相變與納米析出基礎(chǔ)理論研究、高強(qiáng)韌化組織調(diào)控共性技術(shù)開發(fā)以及功能復(fù)合化建筑橋梁用鋼、高速重載輪軸用鋼、高強(qiáng)韌工程機(jī)械用鋼、柴油機(jī)用高壓共軌用鋼等高性能鋼品種研發(fā)和推廣應(yīng)用。承擔(dān)了國家重點研發(fā)計劃、973計劃、863計劃、自然科學(xué)基金等國家及省部級科研任務(wù)10項，獲得省部級科技獎6項，參與制訂國家標(biāo)準(zhǔn)2項，獲授權(quán)國家發(fā)明專利30項，公開發(fā)表論文100余篇，SCI/EI收錄50余篇，合著中英文學(xué)術(shù)專著各1部。

中國高鐵路網(wǎng)縱貫?zāi)媳保谴龠M(jìn)國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要交通工具。黨的十八大以來，中國高鐵快速發(fā)展，高速、重載對最核心部件系統(tǒng)——輪軸、輪軌的服役安全性提出了極高的要求，高鐵輪軸的高強(qiáng)度、高韌性、超高周疲勞性能等組合特性急需突破材料基礎(chǔ)研究瓶頸。

為了打破高鐵輪軸等關(guān)鍵部件依賴歐洲、日本進(jìn)口的局面，在國家973計劃、863計劃、國家重點研發(fā)計劃等多項科研課題持續(xù)支持下，鋼鐵研究總院輪軸材料科研團(tuán)隊積極發(fā)揮“小核心”的作用，聯(lián)合中國鐵道科學(xué)研究院、馬鞍山鋼鐵股份有限公司、山西太鋼不銹鋼股份有限公司、太原重工軌道交通設(shè)備有限公司、清華大學(xué)、北京科技大學(xué)等單位，開展“大協(xié)作”聯(lián)合攻關(guān)。 

“基礎(chǔ)研究是科技創(chuàng)新的源頭”。以楊才福、蘇航、潘濤、李昭東、曹燕光等為代表的鋼鐵研究總院輪軸材料科研團(tuán)隊堅持發(fā)揚鋼研人敢于啃硬骨頭的精神，迎難而上，深入開展基礎(chǔ)理論和原創(chuàng)技術(shù)研究。針對高鐵輪軸服役環(huán)境氣候多變的要求，他們在冶金質(zhì)量控制和成分組織設(shè)計上反復(fù)優(yōu)化，設(shè)計出多種模型鋼。為了準(zhǔn)確鎖定工藝窗口，科研團(tuán)隊扎根于實驗室的“一小步”，仔細(xì)比對精細(xì)組織特征的細(xì)微差別，理論上反復(fù)推敲，實驗上反復(fù)驗證。每一次在金相照片前駐足凝神，每一次小組討論中交流“碰撞”，每一次實驗糾偏，都為確定材料原型奠定了堅實的基礎(chǔ)，最終形成了“中碳+V-Si（微）合金化+超低氧+硫化物包裹氧化物”的高強(qiáng)韌抗疲勞珠光體高速車輪技術(shù)原型，提出了基于Cr-Ni-V/Nb（微）合金化和兩次奧氏體化熱處理的高強(qiáng)韌高速車軸鋼技術(shù)原型，闡明了高速車輪、車軸鋼夾雜物改性、基體組織均勻細(xì)化和納米第二相彌散析出的控制原則及強(qiáng)韌化機(jī)理。

在高鐵輪軸材料研發(fā)過程中，鋼鐵研究總院科研團(tuán)隊的基礎(chǔ)研究工作為聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊最終成功研制出中國自己的高速車輪鋼、高速車軸產(chǎn)品提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐，縮短了研制周期。研制出的D2高速車輪和DZ2高速車軸性能優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品，成功應(yīng)用于時速350公里“復(fù)興號”動車組，并向時速400公里可變軌動車組推廣應(yīng)用。

承載著國家期望的“爭氣輪、爭氣軸”的誕生，不僅填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)和產(chǎn)品空白，使我國擺脫了對進(jìn)口高速車輪、高速車軸的依賴，還實現(xiàn)了小批量出口歐洲，用中國速度和自主創(chuàng)新擦亮了“中國創(chuàng)造”的金名片。

中國高鐵僅僅用了短短5年時間就走過了國際上40年的發(fā)展道路，從追趕者一躍成為領(lǐng)跑者，鋼研科技工作者再一次深刻感受到加強(qiáng)基礎(chǔ)研究才是“補(bǔ)短板”的根本！未來“鋼研人”將繼續(xù)秉承嚴(yán)謹(jǐn)求實的“高鐵精神”，不忘初心，牢記使命，夯實基礎(chǔ)，勇于創(chuàng)新，以更昂揚的姿態(tài)邁向新征程。

 鋼研總院李昭東