从C919到歼15 中国激光快速成型技术突飞猛进

2013-03-09 11:56

　　同时，该工艺可直接制造高性能金属零部件，还可制造出薄壁、微孔、中空等特殊结构零部件，在航空航天、汽车等重要领域具有广泛的应用前景。

大型钛合金结构激光快速成形技术研究进展

　　一、前言

　　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好等突出特点，在航空、航天、石化、船舶等工业装备中用量越来越大而且主要被广泛用作各种机身加强框、梁、接头等飞机大型关键主承力结构件。以航空应用为例，如波音公司和空客公司研制的新一代民用客机(B一787、A一380)中钛合金用量已由第三代(B一747、A一300）的不到4％上升到9％以上，第三代歼击机中钛合金结构件用量由F-16的约3％增加到了F／A18-ElF、苏-27的15％以上，而第四代歼击机F一22中钛合金结构件用量已占机身结构总重量的41％，事实上，大型整体钛合金结构件用量的高低已成为衡量飞机等国防装备技术先进性的重要标志之一。

　　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：