作为机械设备中不可或缺的核心零部件，轴承支撑机械旋转体，降低其摩擦系数，并保证其回转精度。无论飞机、汽车、高铁，还是高精密机床、仪器仪表，都需要轴承。这就对其精度、性能、寿命和可靠性提出了高要求。而我国的制轴工艺已经接近世界顶尖水平，但材质——也就是高端轴承用钢几乎全部依赖进口。

（1）稀土元素加入的含量极低，加入到钢中后，其存在形式未知

现有的检测手段非常有限，用APT或常规TEM表征都很难揭示稀土在轴承钢中真空的作用机理。目前，高端轴承钢研发的思路仍处于不断试错、长期使役性能检测、反复修正迭代的阶段。

（2）缺少高效率评估稀土元素优化轴承钢性能的方法

目前检测稀土有效性的方法，都集中在如何测量稀土改性后轴承钢的静态、动态和长期服役力学性能，没有一个简单有效的评估方法。因此，研发的成本极高，进度十分缓慢。

1、聚焦离子束显微镜锁定稀土的位置，精准定位并研究稀土Ce加入到钢水中后的存在形式

利用纳米机械手，将携带有稀土元素的区域提取出来，进行更深入的表征与分析。

通过FIB的制样方法，我们解决了以往研究过程中，无法找到稀土元素，或者偶然找到后也无法深入分析的困局。

通过球差电镜表征方法，对轴承钢中的稀土化合物结构，进行原子级结构与成分分析，确定了以稀土Ce为基本构架，吸附钢水中的O, S和Ca等杂质元素，达到提纯钢锭的作用。

从原子尺度理解了稀土Ce元素在优化高端轴承钢性能的作用机理后，我们基于这一基本事实，提出评估稀土添加含量与工艺有效性的方法。

也就是说，当添加稀土元素Ce的含量达到一个临界值之后，Ce将不再吸附O, S, Ca等杂质元素，此时可以根据原子尺度结构与元素分布信息，判定最佳的稀土元素添加含量；

同样地，当最佳的稀土含量确定之后，也可以进一步研究在什么时候加入稀土的工艺，判断的准则还是稀土元素与杂质元素的反应及最终形成化合物的结构。

大幅度地缩短了的高端轴承钢的研发周期，为企业和科研工作者节省了大量试错的成本。

1、什么叫“产品逆向设计”？

凯普乐电镜中心：只有明确的需求指引，在这个地球上，已经有了人能做出来了的材料或产品，我们可以从材料微观结构的表征出发，通过深刻地、系统地研究与分析，在理解了其底层“结构-性能”关系的基础上，进而开展创新型的产品设计与开发，实现超越。

2、“产品逆向设计”出来之后，这个产权归谁所有？

凯普乐电镜中心：我们对产品的产权不作任何述求，一直秉持中立的原则，不对客户委托测试、合同研发的项目权益作任何述求（客户主动要求我方分享其成果权益的情况除外）。

3、我的新产品开发如何与贵单位合作？

凯普乐电镜中心：在线填写“委托研发”需求，我们将基于我们的研究硬件平台，联合Scientist-hub（科学家联盟）的技术专家，为企业产品逆向设计与研发提供硬件平台与技术支持。