氧含量是关键

攻关团队认为，要制造高纯净、高均质、高强韧、高耐磨的轴承钢材料，一定要从源头解决材料制造的问题，他们将目光瞄准了稀土轴承钢。

已有大量研究表明，钢中添加微量稀土能够显著提高钢的韧塑性、耐磨性、耐热性、耐蚀性等性能。

然而，“稀土钢在工业化生产时遭遇两大难题：一是工艺不顺行，浇铸时经常出现浇口堵塞的问题；二是稀土在钢中添加后，钢的性能剧烈波动，存在稳定性不好的问题。”李殿中指出。

通过长达十余年的机理研究和工业实验，中科院金属所研究团队发现，稀土钢性能波动、铸造时浇口堵塞问题的根源在于氧含量。

“我们发现，不仅钢液中的氧含量影响稀土钢的性能，更为重要的是，长期被学界和产业界忽视的稀土金属中的氧含量，对稀土钢的性能也具有十分重要的影响。”李殿中解释道。

“通过控制氧含量，我们制备出性能优越、稳定性好的低氧稀土钢。”李殿中说，与不加稀土的轴承钢相比，该稀土轴承钢拉压疲劳寿命提高40多倍，滚动接触疲劳寿命提升40%，有效解决了稀土钢工业应用中的瓶颈问题。

滚子也是一道坎

除了轴承钢，要想制造超大直径主轴承，大型滚子加工技术也是一道迈不过去的坎。

滚子是轴承运转时承受负荷的元件，是滚子轴承中最薄弱的零件，它的制造质量对轴承工作性能有很大的影响，是影响轴承使用寿命的主要因素。

“在主轴承研制过程中，我们发现，由于受到国外的技术限制，我国大型滚子加工精度只能达到二级，还不能实现一级精度加工。”中科院金属所研究员胡小强直言。

为此，胡小强带领研究团队深入生产一线，联合企业集智攻关，最终研制出直径100毫米以上的一级滚子，使我国轴承行业突破了一级大型滚子精密加工技术。

自研超大型盾构机用直径8米主轴承验收会，图片来源：上观新闻

“通过与洛阳新强联股份有限公司等企业密切合作，我们实现了盾构机主轴承加工制造、装配调试、检测评价等全流程自主可控，同时带动了相关国产装备的研制。”胡小强说。

未来，新研制的主轴承将安装在直径16米级的超大型盾构机上，用于隧道工程挖掘。“该主轴承的研制成功，标志着我国已掌握盾构机主轴承的自主设计、材料制备、精密加工、安装调试和检测评价等集成技术。”李殿中说。