近期中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心先進(jìn)鋼鐵材料研究部李殿中研究員團(tuán)隊在稀土技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域取得重大技術(shù)進(jìn)展。開發(fā)出了“雙低氧稀土鋼”技術(shù)，即鋼液和稀土金屬都低氧的控制技術(shù)，有效解決了稀土鋼工業(yè)應(yīng)用中的問題。這一技術(shù)在高純凈度的GCr15軸承鋼中應(yīng)用后，與不加稀土的軸承鋼相比，稀土軸承鋼±800MPa拉壓疲勞壽命提升了40倍，滾動接觸疲勞壽命提升了40%。

這項研究的關(guān)鍵就是降低鋼液和稀土金屬中的氧含量。通過與金屬所相關(guān)研究團(tuán)隊合作，結(jié)合實驗、計算和表征，揭示了稀土在鋼中的關(guān)鍵作用機(jī)制，控制夾雜物和稀土固溶，制備出性能優(yōu)越、穩(wěn)定的低氧稀土鋼。

通過對軸承鋼夾雜物的研究，科研團(tuán)隊發(fā)明了一種新的夾雜物萃取三維表征技術(shù)，可以分析稀土GCr15軸承鋼和某進(jìn)口軸承鋼中的夾雜物形貌。稀土軸承鋼中的夾雜物主要是細(xì)小的球狀稀土氧硫化物，硬度比較小和基體材料比較接近，匹配性良好。在疲勞加載過程中可以發(fā)生塑性變形，引發(fā)夾雜物周圍應(yīng)力集中顯著減小，有效延緩了疲勞裂紋的萌生，可以大大提高軸承的疲勞壽命。進(jìn)口軸承鋼中的夾雜物主要是氧化鋁和大尺寸硫化錳，硬度比較高，容易產(chǎn)生疲勞裂紋，從而影響軸承的疲勞壽命。

長期以來，我國航空發(fā)動機(jī)軸承壽命比較低，嚴(yán)重影響了我國航空發(fā)動機(jī)的壽命。為此我國的科技工作者付出了巨大的努力。在這次軸承鋼材料取得重大技術(shù)突破以前，我國在軸承研發(fā)技術(shù)領(lǐng)域就已經(jīng)取得了很多技術(shù)成果。航空發(fā)動機(jī)軸承要想壽命長，需要從基礎(chǔ)理論、材料、工藝等三個方面入手。前面我們談了最近我國軸承材料領(lǐng)域的技術(shù)成果，下面再來說說我國在軸承技術(shù)基礎(chǔ)理論領(lǐng)域取得的進(jìn)展。

多年前，中科院趙振業(yè)院士和他的團(tuán)隊花了30年時間研究創(chuàng)造出一套新的抗疲勞制造理論體系。抗疲勞制造技術(shù)，就是通過控制表面完整性和表面變質(zhì)層來保證疲勞強(qiáng)度的新一代先進(jìn)制造技術(shù)，抗疲勞制造能夠抑制疲勞強(qiáng)度應(yīng)力集中敏感，可以使材料的性能發(fā)揮到極限，使機(jī)械零件實現(xiàn)長壽命。這一體系提出了新概念：抗疲勞制造是控制表面完整性和表面變質(zhì)層、以疲勞為判據(jù)，實現(xiàn)極限疲勞強(qiáng)度的制造技術(shù)。提出了新理論：“無應(yīng)力集中”抗疲勞理論。建立了關(guān)鍵技術(shù)體系：抗疲勞制造關(guān)鍵技術(shù)體系、極限壽命設(shè)計技術(shù)體系、極限性能材料體系等，形成了第三代機(jī)械制造技術(shù)。

縱觀世界機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展歷史，機(jī)械制造技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了三代：成形制造、表面完整性制造、抗疲勞制造。如果將成形制造的產(chǎn)品壽命定義為1，那么表面完整性制造可以達(dá)到10，而抗疲勞制造可以提高到100?？蛊谥圃旄淖兞似谑Ｊ?，因而制造的零件可以實現(xiàn)極限壽命、極限可靠性、極限減重。此項技術(shù)不僅可以用在航空發(fā)動機(jī)軸承上，也適用于幾乎所有機(jī)械制造領(lǐng)域，是一項提高中國機(jī)械制造業(yè)整體水平的戰(zhàn)略技術(shù)。這項世界領(lǐng)先水平的技術(shù)成果將讓中國制造的機(jī)械產(chǎn)品和裝備比西方發(fā)達(dá)國家制造的壽命更長，可靠性更高，助力中國機(jī)械制造行業(yè)，實現(xiàn)對國際先進(jìn)水平的超越。

說完理論我們再來說說軸承的加工工藝。說到這里不得不提到豪克能技術(shù)。這是一種消除應(yīng)力集中的重要加工技術(shù)，是實現(xiàn)抗疲勞制造技術(shù)的一種重要工藝手段。豪克能技術(shù)可以實現(xiàn)金屬表層晶粒納米化，是繼車、銑、刨、磨等機(jī)械加工工藝之后，又一種全新的機(jī)械加工新工藝。其利用激活能和沖擊能的復(fù)合能對金屬零件進(jìn)行加工，可以獲得鏡面級表面質(zhì)量，實現(xiàn)零件的表面改性。讓金屬材料疲勞壽命提高100倍，表面顯微硬度提高20%以上，耐磨性提高50%以上，耐腐蝕性提高50%以上。是解決材料加工過程產(chǎn)生應(yīng)力集中問題的一種非常先進(jìn)的加工技術(shù)。