中國(guó)創(chuàng)新 鈦合金3D打印后來(lái)居上

                                        中國(guó)創(chuàng)新 鈦合金3D打印后來(lái)居上

　目前,，我國(guó)已經(jīng)具備了使用激光成形超過(guò)12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力,，并投入多個(gè)國(guó)產(chǎn)航空科研項(xiàng)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(gòu)件制造并且裝機(jī)工程應(yīng)用的國(guó)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(guó)生產(chǎn)的鈦合金結(jié)構(gòu)部件迅速成為中國(guó)航空研制的一項(xiàng)獨(dú)特優(yōu)勢(shì),。由于鈦合金重量輕,，強(qiáng)度高，鈦合金構(gòu)件在航空領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,。目前,，先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)上的鈦合金構(gòu)件所占比例已經(jīng)超過(guò)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(wú)法加工成精細(xì)的形狀。鍛造切削雖然精度較好,，美國(guó)F-22戰(zhàn)機(jī)的主要承力部件便是大型鑄造鈦合金框,。但是零件制造浪費(fèi)嚴(yán)重，原料的95%都會(huì)被作為廢料切掉,，而且鍛造鈦合金的尺寸受到嚴(yán)格的限制：3萬(wàn)噸大型水壓機(jī)只能鍛造不超過(guò)0.8平方米的零件,，即使世界上最大的8萬(wàn)噸水壓機(jī)，鍛造的零件尺寸也不能超過(guò)4.5平方米,。而且這兩種技術(shù)都無(wú)法制造復(fù)雜的鈦合金構(gòu)件,，而焊接則會(huì)遇到可怕的鈦合金腐蝕現(xiàn)象。
　　激光鈦合金成形技術(shù)則完全解決了這一系列難題,，由于采用疊加技術(shù),，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(dāng)于材料成本1~2倍的加工費(fèi)用現(xiàn)在只需要原來(lái)的10%,。加工1噸重量的鈦合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件,，粗略估計(jì)，傳統(tǒng)工藝的成本大約是2500萬(wàn)元,，而激光3D焊接快速成型技術(shù)的成本僅130萬(wàn)元左右,，其成本僅是傳統(tǒng)工藝的5%。
　　更重要的是,，許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鈦合金構(gòu)建可以通過(guò)3D打印的方式一體成型,，不僅節(jié)省了工時(shí)，還大大提高了材料強(qiáng)度,。F-22的鈦合金鍛件如果使用中國(guó)的3D打印技術(shù)制造,，在強(qiáng)度相當(dāng)?shù)那闆r下，重量最多可以減少40%,。
　　下一代國(guó)產(chǎn)飛機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)
　　在航空領(lǐng)域,，中國(guó)激光鈦合金成形技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
　　在中航成飛和沈飛的下一代戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)中,，激光鈦合金成形技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛運(yùn)用,。通過(guò)這一技術(shù)，正在研制的兩型第五代戰(zhàn)斗機(jī)殲-20和殲-31采用鈦合金的主體結(jié)構(gòu),，成功降低了飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量,，提高了戰(zhàn)機(jī)的推重比；依托激光鈦合金成形造價(jià)低,、速度快的特點(diǎn),，沈飛在一年之內(nèi)連續(xù)組裝出殲-15、殲-16,、殲-31等多型戰(zhàn)斗機(jī)并且進(jìn)行試飛,。
　　民用航空制造業(yè)也開(kāi)始應(yīng)用這一技術(shù)。目前,，在西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室下設(shè)的激光制造工程中心,，通過(guò)激光立體成型技術(shù)為將于2014年投產(chǎn)，并在2016年投入運(yùn)營(yíng)的國(guó)產(chǎn)客機(jī)C919制造了鈦合金翼梁,，長(zhǎng)度超過(guò)5米,。
　　除了制造外，這些部件在出現(xiàn)問(wèn)題后,，也將可以使用同樣的技術(shù)進(jìn)行修復(fù),，而無(wú)需重新制造，這將可以節(jié)省大量用于更換受損部件的費(fèi)用,。
　　憑借激光鈦合金成形技術(shù),，中國(guó)在航空材料科學(xué)領(lǐng)域第一次走在了世界先進(jìn)水平的前列，并為中國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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