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王华明:大型钛合金结构激光快速成形技术研究进展

2013-01-23 14:55
夜隼008
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  但是,由于受钛合金本性的影响,采用“锻造+机械加工”等传统技术制造这些大型复杂钛合金关键结构件,不仅需要大型钛合金铸锭熔铸与制坯、万吨级以上重型液压锻造工业装备,而且制造工序繁多、工艺复杂,需要大型钛合金铸锭真空熔铸、大规格锻坯制备、大型锻造模具加工等,零件机械加工余量很大、材料利用率低(一般小于5~10%)、数控加工时间长、制造成本高、生产周期长,严重制约了大型钛合金结构件在先进工业及国防装备中的广泛应用,大型钛合金主承力结构件低成本、短周期成形制造技术,也是制约我国航空装备研制与生产的技术“瓶颈”之一!

  高性能金属结构件激光熔化沉积“近净成形”制造技术,利用快速原型制造(rapid prototype manufacturing,RPM)的基本原理,以金属粉末(或丝材)为原材料,通过高能激光束对金属原材料的逐层熔化堆积,直接由零件CAD模型一步完成全致密、高性能、大型复杂金属零件的“近终成形”制造(near-net-shape manufacturincl),是一种具有“变革性”意义的数字化、短周期、低成本、先进“近净成形”制造新技术,在航空、航天等国防装备研制与生产中具有广阔的应用前景,与传统制造技术(锻压+机械加工、锻造+焊接等)相比,具有以下突出优点:

  (1)高性能材料制备与复杂零件“近净成形”制造一体化,无需零件毛坯制备和锻压模具加工、无需大型或超大型锻铸工业装备及其相关配套设施;

  (2)零件具有晶粒细小、成分均匀、组织致密的独特快速凝固组织,综合力学性能优异;

  (3)零件的材料利用率高(可比锻件提高5倍以上)、机加工量小、数控机加工时间短;

  (4)制造成本低、生产制造周期短;

  (5)工艺与设备简单、工序少而短、具有高度柔性与“超常”快速反应能力:

  (6)可以方便地实现包括W、Mo、Nb、Ta等各种难熔及Ti、Zr等各种高活性高性能金属材料零件的材料制备和零件直接“近净成形”;

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