李殿中中科院金属所供图

　　在材料领域，中科院金属所研究员李殿中和核心技术“死磕”的劲头，是出了名的。

　　前不久，全球在建规模最大、单机容量最大、技术难度最高的水电工程——金沙江白鹤滩水电站首批两台机组投产发电。该水电站100万千瓦发电机组最核心的部件——水轮机转轮，采用的正是李殿中团队研发的高温合金相控制技术。这项具有自主知识产权的关键技术，成功解决了相关器件依赖进口的难题。

　　1998年，李殿中来到中科院金属研究所工作，组成十多人的科研团队，攻克相关核心技术难题。

　　在工业生产中，大国重器所需的大锻件，如核电压力容器、大型船用曲轴等，都是先做出大钢锭，再由钢锭加工成形。这意味着，钢锭的质量，在很大程度上决定着大国重器的成功。

　　李殿中发现，一些大型钢锭不合格的主要问题，在于其内部成分不均匀。为了弄清楚这一问题是如何发生的，李殿中决定把钢锭剖开，看看钢锭里边到底发生了什么。

　　这一大胆想法，一经抛出便遭到很多人的质疑——解剖钢锭不仅成本高，而且周期很长。

　　可李殿中却坚信，要解决问题，必须做好基础研究的源头工作，知其然，还要知其所以然。

　　没有项目资助，他就四处筹集资金。最终，直径2.4米、高3.5米、重100多吨的大钢锭被一剖为二。

　　从剖开的横断面上看，成分分布不均匀，内部存在很多孔洞和裂纹，这是导致钢锭易报废的主要原因。

　　李殿中认为，这些问题的形成，是氧在钢中起到了关键作用，以氧化物为核心的轻质夹杂物，与凝固界面的交互作用，诱发了钢锭的成分不均匀性，因此，通过控制钢水中的氧含量，就能显著减少夹杂物的数量和尺寸，实现钢的均质性。

　　2014年，他根据实验结果撰写的论文，在国际学术期刊《自然·通讯》发表，该篇论文引发学界较大反响，此后，“控氧可有效控制偏析”机理成为行业共识。

　　稀土被称为“工业维生素”，我国科研人员很早就开始稀土钢的研发，但在钢中加入稀土后，其性能时好时坏，生产过程中也容易堵塞浇口，多年未能突破技术瓶颈。

　　2007年，李殿中在一次考察中发现，国外利用中国稀土制作钢锭，钢的品质非常好，“为什么他们用稀土能用得这么好，我们就不能呢？”

　　带着不解与不服输，李殿中带领团队进行了反复实验，但加入了稀土的钢性能总是不稳定。问题到底出在哪？

　　他亲自跑到稀土生产现场，观察稀土厂家的冶炼过程。

　　原来，稀土厂家做出来的稀土和他所需要的稀土，在概念上存在偏差。厂家为了让稀土更为纯净，将其中的一些铁、碳等元素都分离了出去。而李殿中经过前期的实验分析认为，稀土中的铁、碳，对于炼钢来说正是不可缺少的成分，反倒是影响纯度的氧等杂质元素，应予去除。

　　李殿中将稀土带回中科院金属所亲自冶炼，之后将低氧纯净稀土直接用于炼钢中。

　　不出所料，炼出来的钢不仅性能稳定，且有着耐磨、耐热、耐蚀的优点。

　　“1吨钢，只需加入100克左右的微量稀土，即可起到细化变质夹杂、深度净化钢液和强烈微合金化作用，成本只增加了10多元，但疲劳性能却可以提升一个数量级。”李殿中说。

　　在这场稀土钢的技术攻坚战中，李殿中带领团队“点石成金”，将稀土应用于高端轴承钢、齿轮钢和模具钢制造中，为高端基础零部件研制提供强有力支撑。

　　稀土钢技术突破了，李殿中又迎来了新的挑战。

　　在能源电力、海洋工程中的核心部件——大锻件，对材料的均质性有极高要求，如何提升其冶金品质成为世界性难题。

　　造成这一问题的根本原因，在于大锻件制备一直采取“以大制大”手段，即先冶铸大钢锭，再制造大构件，由于金属凝固过程存在尺寸效应，规格越大的钢锭冷速越慢，导致其性能上的缺陷。

　　在钢厂中，工人师傅经常要放一挂鞭炮，来祝愿大型钢锭的浇铸成功——大钢锭浇注需要准备多包钢水，生产组织难度大。李殿中下定决心要解决这个问题。

　　偶然中，一张万里长城的照片给了李殿中启发。

　　恢弘壮美的万里长城并不是一块砖造出来的，而是一块一块砖叠加起来的，那么，为什么不能采用“以小制大”的方式把一块块的小型钢板砌起来形成大锻件？

　　实验中，在李依依院士的支持下，李殿中带领孙明月、徐斌等工作人员，发明了金属构筑成形方法，即将多块钢板采用高温冶金连接工艺，充分愈合界面，实现界面与基体完全一致的无痕连接。

　　有时，他要坐10多个小时的车才能到达钢厂，顾不上休息，白天跟企业管理人员、工程师和工人讨论技术和流程，晚上进行生产实验。

　　最终，生产实践证实，通过这种方式构筑成形的大锻件，其性能稳定性要明显优于传统锻件。该研究成果入选“壮丽70年·奋斗新时代——共和国发展成就巡礼”，金属构筑成形技术也获得了2021年中国专利金奖。

　　“创新从来都是九死一生”，对李殿中来说，虽是如此，胸中却仍常怀“亦余心之所善兮，虽九死其犹未悔”的豪情。在他看来，只有实现原始创新，才能真正实现核心技术的突破。

中青报·中青网记者 邱晨辉