高仲泰
中国科学院金属研究所（以下简称“金属所”）所长兼钛合金研究部主任杨锐，带领研究员雷家峰、马英杰等人接受了研制新型钛合金的重任。杨锐1980年考入武汉水利电力学院机械工程系学习，1987年从研究所硕士毕业，1992年获得英国剑桥大学博士学位，1995年回国后任研究所研究员。杨锐是一位很有想法也很有勇气的科学家，在多功能钛合金研究方面卓有成绩。雷家峰从事金属材料科研已有20多年。他于1987年考入东北工学院物理系应用物理专业学习，1994年考入金属所读博士，毕业后留在钛合金研究部工作，现任研究部主任。
要完成万米载人潜水器这个项目，杨锐团队必须先把材料问题解决掉，这是不能回避也不能推却的硬任务。鉴于种种原因，叶聪考虑的不是用其他材料来替代钛合金，而是对钛合金进行改良，载人球壳还得用钛合金。从材料科学的理论方面来看，强度和韧性兼备是个方向，但两者的兼容性问题不好解决。
通俗地说，软和硬是一对矛盾。很软，但韧性很强，延展性无与伦比，可以打造得如薄翼一般薄，比头发丝还要细。钛合金的强度和韧性都相对理想。但“蛟龙”号和“深海勇士”号用过的Ti64在强度方面还欠缺一点。新材料的强度要有所提高，韧性至少要和Ti64相当。
整个“奋斗者”号研发团队经过苦苦探索和研究发现，只有Ti2222这个类型的钛合金符合条件。这是20世纪末研制成功的一种航空用钛合金，是Ti64的升级版，强度比Ti64高了一个等级，应该可以作为“奋斗者”号的外壳用材。
但这种钛合金有个致命的弱点，那就是可焊性不好，尤其对于载人潜水器球舱而言更是如此，因为焊接面太厚了。焊接是必须经过的一道工序，没有人能压出一个不焊接的完整球舱。两个半球的焊接已经大幅度地减少了焊接面，相对于俄罗斯那种西瓜瓣式的焊接方式，可以说是微创手术。但即便是微创手术，焊接如此厚度的一个球壳，也很难保证退火后球体不变形。球体一旦出现变形，就降低了球体的圆度，这个球体就废掉了。
钛合金材料存在“尺寸效应”，即尺寸和厚度越大，均匀性和力学性能的稳定性越难以保证。而这又是深海极端高压环境下的应用必须跨越的障碍。
美国科学家曾经研究过这个问题，找到了Ti2222可焊性差的原因：这种钛合金在退火时会在晶粒内部形成某种成分。杨锐的一个学生在日本国立材料研究所从事金属研究，这位学生很有钻研精神。他通过实验发现，如果在钛合金中加入一点贵金属，材料的可塑性就会奇迹般地得到提升。另外，杨锐自己在帮助英国发动机制造公司研制钛合金叶片时发现，这种叶片的一种合金里可能含有金属元素钼。
同时，团队的一位成员在一篇公开发表的文献中，发现一位外国科学家谈到了类似的问题。杨锐、雷家峰等人进一步确认，只要去除材料里的一个“有害相”，即可找到突破口。
综合种种，杨锐团队最后得出一个结论：在Ti2222中加入适当的金属钯和金属钼，或者类似的元素，有可能会增加期待的某种成分的含量。经过研究，他们终于拿出了新方案：将海绵钛和、钒等混合在一起，通过大功率压力装置，压制成钛合金的电极，然后放在熔炼炉里面，经过多次真空熔炼，炼成符合条件的钛合金铸锭。他们将其命名为“Ti62A”，这种经过改良的钛合金Ti62A满足了强度和韧性的要求，可焊性大大得到了提高。金属所一举攻克了这个难题。
不过，材料问题解决了还不行，如何压成两个半球并焊接成整体，成为第二只“拦路虎”。这个问题不仅与金属所有关，而且与企业的生产工艺有关。
