傳中國3D打印鈦合金技術(shù)世界第一

傳統(tǒng)數(shù)控制造主要是“去除型”，即在原材料基礎(chǔ)上，使用切割、磨削、腐蝕、熔融等辦法，去除多余部分，得到零部件，再以拼裝、焊接等方法組合成最終產(chǎn)品，而3D打印則顛覆了這一觀念，無需原胚和模具，就能直接根據(jù)計算機圖形數(shù)據(jù)，通過一層層增加材料的方法直接造出任何形狀的物體，這不僅縮短產(chǎn)品研制周期、簡化產(chǎn)品的制造程序，提高效率，而且大打降低了成本，因此被稱為“增材制造”。（圖為F-15戰(zhàn)斗機鈦合金整體框的水壓機成形模具）

　　美國空軍一下子就被這種新技術(shù)吸引，他們認(rèn)為，如果將這種技術(shù)用在武器制造上，產(chǎn)生的威力將是驚人的。在航空工業(yè)上廣泛被使用的一種金屬是鈦，它的密度只有鋼鐵的一半，強度卻遠(yuǎn)勝于絕大多數(shù)合金，如果通過激光將鈦熔化并一層層噴出飛機來，無疑將大大提高美國戰(zhàn)機的制造速度。
　　為此，1985年，在五角大樓主導(dǎo)下，美國秘密開始了鈦合金激光成形技術(shù)研究，1992年這項技術(shù)才公之于眾。（小圖為美國F-22戰(zhàn)機的鈦合金整體式承力框，它曾經(jīng)是世界上最大的一體式鈦合金構(gòu)件）

　　不過，由于在制造過程中鈦合金變形、斷裂的技術(shù)難題無法解決，美國始終無法生產(chǎn)高強度、大尺寸的激光成形鈦合金構(gòu)件。2005年，美國從事鈦合金激光成型制造業(yè)務(wù)的商業(yè)公司Aeromet由于始終無法生產(chǎn)出性能滿足主承力要求的大尺寸復(fù)雜鈦合金構(gòu)件，沒能實現(xiàn)有價值的市場應(yīng)用而倒閉。美國的其他國家實驗室也無法攻克這一難題，只能進(jìn)行小尺寸鈦合金部件的打印或進(jìn)行鈦合金零件表面修復(fù)。（圖為美國Aeromet公司生產(chǎn)的F/A-18E戰(zhàn)斗機的激光增材超大尺寸整體框，因強度問題在試驗中測試失�。�

　　我國于1999年開始金屬零件的激光快速成形技術(shù)研究，在國家“863”、“973”計劃、國家自然科學(xué)基金重點項目等的大力支持下，集中開展了鎳基高溫合金及多種鈦合金的成形研究，形成了多套具有工業(yè)化示范水平的激光快速成形系統(tǒng)和裝備；掌握了金屬零件激光快速成形的關(guān)鍵工藝及組織性能控制方法，所成形的TC4、TA15、TA12等鈦合金及Inconel 718合金的力學(xué)性能均達(dá)到或超過鍛件的水平，為該技術(shù)在上述材料零件的直接制造方面奠定了基礎(chǔ)。

　　近年來，我國在飛機鈦合金大型整體結(jié)構(gòu)件的激光快速成形方面取得了重要突破，有效解決了激光快速成形鈦合金大型整體結(jié)構(gòu)件的變形開裂及內(nèi)部質(zhì)量控制兩大技術(shù)難題，通過對鈦合金零件凝固組織的有效控制，所成形的飛機鈦合金結(jié)構(gòu)件的綜合力學(xué)性能達(dá)到或超過鈦合金模鍛件，已通過裝機評審并得到應(yīng)用。（圖為F-35的鈦合金整體框，目前美國仍然只能使用水壓機來進(jìn)行這種構(gòu)件的生產(chǎn)）

　　中國的鈦合金激光成形技術(shù)起步較晚，直到1995年美國解密其研發(fā)計劃3年后才開始投入研究。早期基本屬于跟隨美國的學(xué)習(xí)階段，不過卻后來居上，其中，中航激光技術(shù)團隊取得的成就最為顯著。圖為殲-20戰(zhàn)機

　　“觀察者網(wǎng)”文章表示，早在2000年前后，中航激光技術(shù)團隊就已開始投入“3D激光焊接快速成型技術(shù)”研發(fā)，解決了多項世界技術(shù)難題、生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸達(dá)到4米量級、性能滿足主承力結(jié)構(gòu)要求的產(chǎn)品。

　　目前，中國已具備了使用激光成形超過12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力，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、應(yīng)用的國家。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(jié)構(gòu)部件迅速成為中國航空力量的一項獨特優(yōu)勢，目前，中國先進(jìn)戰(zhàn)機上的鈦合金構(gòu)件所占比例已超過20%。

這股票概念炒作也太厲害了吧

神奇的3d打印機，希望以后能有大用途。