近日，武漢科技大學（以下簡稱武科大）理學院“破冰鋼脊”團隊通過多組元協同合金設計技術，研發出高冰級鋼軸，實現新材料綜合力學性能的顯著提升，為極地船舶安全運行提供保障。

近年來，我國海洋強國戰略深入推近，“冰上絲綢之路”建設持續提速，但我國高冰級船舶大功率軸系材料的研究尚處于起步階段，其中大部分材料依賴進口。為了填補國內技術領域空白，武科大團隊自2023年起著手研究，將“機械學習＋材料設計”運用到鋼材料設計上，成功研發出一種創新合金鋼，顯著提升了強度、韌性、疲勞壽命，并有效控制了成本。

“記得當時磨制樣品，我們整天都泡在實驗室磨樣，手都磨破了。”團隊負責人、來自冶金與能源學院2213班學生吳畏回憶道，在推進過程中遇到很多困難，但每一次克服困難都讓他們離目標更近一步。

他們兩年攻克三大技術瓶頸。強度與韌性如同極地航行中的“兩翼”，兩者相衡，關乎航行安全與性能的根本。面對“強度-韌性倒置”（材料的強度與韌性此消彼長）行業難題，他們革新了一種讓二者協同增益機制的復合工藝：淬火時留住材料中韌性成分，回火時分階段分時間操作，一會兒整出納米結構讓材料更硬，一會兒增加逆轉變奧氏體讓材料更韌，還順便將晶界雜質去除，打破了原來顧此失彼的局面。

在材料性能上，團隊找到了合金鋼與各種元素搭配的方法，精準調控材料的強度與韌性，讓性能超越國際標準，為高冰級船舶極端環境運行筑牢基礎。在工藝優化中，他們首創分階段控制溫度，結合動態時效的工藝，解決了鋼材回火時容易變脆的問題，有力保障了大尺寸鍛件的安全高效制造。

經歷了數百次實驗、調試參數、分析數據，持續數月克服工藝參數控制、材料結構優化等重重困難，他們看著研究成果一步步從理論走向實踐，成功研發出國內首根純自主研發的大尺寸高冰級大功率鋼軸，并于今年3月份獲得發明專利證書，實現了國內高冰級軸系材料發展領域從零到一的突破。

目前，該成果已開展多項技術合作，并進入工業化階段。團隊與武漢重工建立深度合作，相關技術將用于某重型船舶的槳軸，以及國外某重型破冰船螺旋槳軸和中間軸的制造，并與武漢市青山區、青山產投集團簽訂成果轉化合作協議，聯合武漢重工形成“政產學投”四位一體的協同創新模式，形成多方共贏格局。

“破冰鋼脊”團隊的研究成果，不僅打破了“卡脖子”困局，更探索出產學研深度融合的“武科大范式”，為海洋強國建設提供了關鍵技術支撐，讓“冰上絲綢之路”行穩致遠。

該研究成果得到中國工程院院士毛新平的高度認可。他認為，該研究填補了我國高冰級極地軸系用鋼材料的空白，具有非常廣闊的市場應用前景。武漢重工鑄鍛有限責任公司正高級工程師熊武認為，該研究標志著我國在極地特種軸系鋼領域實現了從被‘卡脖子’到行業領跑的跨越。

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