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世界最大軍用戰(zhàn)機3D打印鈦合金零件

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責任編輯：star-小虎時間：2013-07-19 10:25

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[導讀]2013年5月24日，在第十六屆中國北京國際科技產(chǎn)業(yè)博覽會上，中航重機控股子公司中航激光所屬研發(fā)團隊展示了獲得2012年度國家技術發(fā)明獎一等獎的飛機鈦合金大型整體關鍵構件激光成

2013年5月24日，在第十六屆中國北京國際科技產(chǎn)業(yè)博覽會上，中航重機控股子公司中航激光所屬研發(fā)團隊展示了獲得2012年度“國家技術發(fā)明獎一等獎”的飛機鈦合金大型整體關鍵構件激光成形技術?！?/span>

據(jù)參與該項研究的北京航空航天大學材料加工工程的人員稱，北京航空航天大學已與中航工業(yè)集團成立中航激光公司，以對該項技術成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在這次展會上，還首次公開展示了某型戰(zhàn)機的大型鈦合金零件。

飛機鈦合金大型整體關鍵構件激光成形技術是“3D打印技術”的高端發(fā)展形勢，是一項“變革性”的短周期、低成本、數(shù)字化先進制造技術。該項目在國際上首次突破了飛機鈦合金大型整體主承力結構件激光成型工藝、力學性能控制、工程化成套設備、技術標準。

已經(jīng)用激光直接制造30多種鈦合金燈大型復雜關鍵金屬零件在大型運輸機、艦載機、C919大型客機、殲擊機等7型飛機中裝機應用，解決型號研制“瓶頸”，使中國成為迄今世界上唯一掌握高性能大型金屬零件激光直接制造技術并實現(xiàn)工程應用的國家。

2013年1月18日，國務院向“飛機鈦合金大型復雜整體構件激光成形技術”頒發(fā)國家技術發(fā)明獎一等獎。目前，這一技術在我國已經(jīng)投入工業(yè)化制造，使我國成為繼美國之后、世界上第二個掌握飛機鈦合金結構件激光快速成形及技術的國家。

更加令人欣喜的是，在性能上，根據(jù)公開的材料表明，我國已經(jīng)能夠生產(chǎn)優(yōu)于美國的激光成形鈦合金構件，成為目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構件制造且付諸實用的國家。

一些觀察人士稱，中國殲-31戰(zhàn)機至少有4個激光成型“眼鏡式”鈦合金主承力構件加強框。

目前，我國已經(jīng)具備了使用激光成形超過12平方米的復雜鈦合金構件的技術和能力，并投入多個國產(chǎn)航空科研項目的原型和產(chǎn)品制造中，成為目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構件制造并且裝機工程應用的國家。

節(jié)約90%的材料和成本在解決了材料變形和缺陷控制的難題后，中國生產(chǎn)的鈦合金結構部件迅速成為中國航空研制的一項獨特優(yōu)勢。由于鈦合金重量輕，強度高，鈦合金構件在航空領域有著廣泛的應用前景。目前，先進戰(zhàn)機上的鈦合金構件所占比例已經(jīng)超過20%。

傳統(tǒng)的鈦合金零件制造主要依靠鑄造和鍛造。其中鑄造零件易于大尺寸制造，但重量較大且無法加工成精細的形狀。鍛造切削雖然精度較好，美國F-22戰(zhàn)機主要承力部件便是大型鑄造鈦合金框。但是零件制造浪費嚴重，原料95%都會被作為廢料切掉，而且鍛造鈦合金的尺寸受到嚴格限制：3萬噸大型水壓機只能鍛造不超過0.8平方米的零件，即使世界上最大的8萬噸水壓機，鍛造的零件尺寸也不能超過4.5平方米。而且這兩種技術都無法制造復雜的鈦合金構件，而焊接則會遇到可怕的鈦合金腐蝕現(xiàn)象。

激光鈦合金成形技術則完全解決了這一系列難題，由于采用疊加技術，它節(jié)約了90%十分昂貴的原材料，加之不需要制造專用的模具，原本相當于材料成本1~2倍的加工費用現(xiàn)在只需要原來的10%。加工1噸重量的鈦合金復雜結構件，粗略估計，傳統(tǒng)工藝的成本大約是2500萬元，而激光3D焊接快速成型技術的成本僅130萬元左右，其成本僅是傳統(tǒng)工藝5%。

更重要的是，許多復雜結構的鈦合金構建可通過3D打印一體成型，節(jié)省工時，還大大提高材料強度。F-22的鈦合金鍛件如果使用中國的3D打印技術制造，在強度相當?shù)那闆r下，重量最多可以減少40%。