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高性能航空金属材料激光快速成形研究进展

  中共中央、国务院18日上午在北京隆重举行国家科学技术奖励大会,胡锦涛、习近平、温家宝、李克强、刘云山出席大会并为获奖代表颁奖。

  1999年5月国务院发布《国家科学技术奖励条例》。根据《条例》,国务院设立了五项国家科学技术奖:国家最高科学技术奖,国家自然科学奖,国家技术发明奖,国家科学技术进步奖,中华人民共和国国际科学技术合作奖。 国家最高科学技术奖报请国家主席签署并颁发证书和奖金。奖金数额由国务院规定。获奖者的奖金额为500万元人民币。

  根据《国家科学技术奖励条例》的规定,经国家科学技术奖励评审委员会评审、国家科学技术奖励委员会审定和科技部审核,国务院批准并报请国家主席胡锦涛签署,授予“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”等3项成果国家技术发明奖一等奖。

  轻质、高强、耐高温高性能金属结构材料及其先进的材料制备与零件成形制造技术,是先进飞机、高推重比航空发动机、飞船、卫星、运载火箭、船舶等先进国防装备研制与生产的基础和关键技术。随着国防装备技术水平的不断提高(例如,随着飞机飞行速度、航程及航空发动机推重比的不断提高等),对高性能金属结构材料使用性能及其材料制备与零件制造技术的要求越来越高。

  本文针对新一代飞机及高推重比航空发动机研制对轻质、高强、耐高温等高性能金属结构材料及其成形制备技术的需要,并结合在实验室相关研究进展,简要报道本实验室在大型复杂钛合金结构件激光直接快速成形技术及激光熔覆难熔金属硅化物高温、耐磨、耐蚀多功能涂层材料等方向的最新研究及应用进展。

  1、高性能大型复杂钛合金结构件激光直接快速成形技术

  钛合金具有密度低、比强度高、屈强比高、耐蚀性及高温力学性能优异等突出特点,在先进飞机、高推重比航空发动机、飞船、卫星、运载火箭、船舶等先进国防装备中被广泛用作对国防装备性能具有决定性影响的关键结构件,钛合金用量的高低已成为衡量飞机、发动机等许多先进国防装备先进性的重要标志之一。同时,为最大程度减轻航空航天国防装备结构重量,飞机、发动机、飞船、卫星等先进国防装备中大量采用大型复杂整体钛合金结构件,例如,F—22等四代机先进战机机身结构大量采用整体大型钛合金锻件,如F-22中机身四个整体承力隔框锻件最大投影面积达到5.53 m2,锻件毛坯重量重达1 897~2 976 kg,机械加工后最终零件重量仅仅83.7~143.8 kg,材料利用率仅仅2.92%~4.90%,单件零件机械切削加工时间长达6个月以上。

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