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透析大型钛合金结构激光快速成形技术

2013-10-21 10:07
老猫
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  2、飞机钛合金结构件激光快速成形技术国内研究进展

  迄今国内开展过钛合金激光快速成形技术研究的单位只有北京有色金属研究总院、西北工业大学和北京航空航天大学等少数几家单位,但除北航外,尚未实现在飞机上的装机应用。

  北京航空航天大学激光材料成形与制备实验室,在国家自然科学基金“重点”项目及“杰出青年基金”项目、国家“973计划”专题、国家“863计划”重点项目等项目的重点支持下,与沈阳飞机设计研究所等单位产学研紧密结合,白1998年以来一直致力于钛合金结构激光快速成形工艺、成套工艺装备及工程化应用关键技术的研究。

  “十五”期问,自主研制成功国内首套、具有自主知识产权的“自由平面接触/动态密封/惰性气氛保护”钛合金结构件激光快速成形成套工艺装备系统。突破了飞机钛合金次承力结构件激光熔化沉积制造工艺及装机应用关键技术,激光熔化沉积制造TC4、TAl5、BT22、TC2等钛合金室温及高温拉伸、高温持久、高温蠕变、光滑疲劳、缺El疲劳等力学性能均显著超过锻件,2005年来激光快速成形TAl5、TC4等多种钛合金结构件,已实现在飞机上的装机应用,零件材料利用率提高了5倍、制造周期缩短了2/3、制造成本降低了1/2以上。

  “十一五”期间,在飞机大型主承力钛合金结构件激光熔化沉积制造工艺、成套装备、过程控制、长期工艺稳定性及构件质量保障等系列核心关键技术上取得了突破性进展:

  (1).研究出了大型整体钛合金主承力结构件激光快速成形新工艺,解决了激光快速成形大型整体钛合金主承力结构件变形与开裂的的“技术难题”。

  (2).提出并掌握了激光快速成形飞机大型整体钛合金主承力构件凝固组织晶粒形态及热处理显微组织主动控制新方法。

  (3).认识激光快速成形飞机钛合金大型主承力结构件内部缺陷形成机理并突破内部缺陷与质量控制关键技术。

  (4).突破了激光快速成形飞机钛合金大型主承力整体结构件组织和内部质量控制关键技术,激光快速成形大型整体钛合金主承力构件综合力学性能达到和超过钛合金模锻件,其中,缺口疲劳极限超过钛合金模锻件40%以上、高温持久寿命较模锻件提高400%以上。

  (5).成功激光快速成形制造出了零件单件重量逾110kq的多种钛合金关键结构件(部分样件实物照片见图5)及迄今国内尺寸最大的大型整体钛合金飞机主承力结构件。

  3、中国钛合金3D打印后来居上

        我国的钛合金激光成形技术起步较晚,直到1995年美国解密其研发计划3年才开始投入研究。早期基本属于跟随美国的学习,在全国多所大学和研究所设立实验室进行研究。其中,中航激光技术团队取得的成就最为显著。

  早在2000年前后,中航激光技术团队就已经开始投入“3D激光焊接快速成型技术”研发,在国家特别是军方资金的持续支持下,经过数年研发,解决了“惰性气体保护系统”、“热应力离散”、“缺陷控制”、“晶格生长控制”等多项世界技术难题、生产出结构复杂、尺寸达到4m量级、性能满足主承力结构要求的产品,具有了商业应用价值。

中国钛合金3D打印机制造的大型承力零件

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