我國自行研發(fā)3d打印機打印鈦合金材料,轟動世界
2012年中國第一發(fā)明是什么?鈦合金3D打印:2013年1月18日,國務院向“飛機鈦合金大型復雜整體構(gòu)件激光成形技術”頒發(fā)國家技術發(fā)明獎一等獎。
為何說之轟動呢?因為目前,這一技術,即鈦合金粉末的3D打印技術在我國已經(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(jié)構(gòu)件激光快速成形及技術的國家。更加讓每個華人為之振奮的是,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(gòu)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(gòu)件制造且付諸實用的國家。
這種名為“激光立體成形(Laser Additive Manufacturing)”的三維打印技術通過激光融化金屬粉末,幾乎可以“打印”任何形狀的產(chǎn)品。其最大的特點是,使用的材料為金屬,“打印”的產(chǎn)品具有極高的力學性能,能滿足航空航天、模具、汽車、醫(yī)學、齒科、工藝品等不同行業(yè)的需求。美國在2002年將激光成形的鈦合金零件裝上戰(zhàn)機試驗。
正是大型鈦合金結(jié)構(gòu)件激光直接制造技術所具有的短流程、低成本的特性和廣闊的應用前景,引起了國內(nèi)的高度關注。從2001年起,我國鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形技術的研究開始受到相關科技管理部門的高度重視,總裝備部、國防科工局、國家自然科學基金委員會、國家“973”計劃、國家 “863”計劃等主要科技研究計劃,均將鈦合金激光直接成形制造技術作為重點項目給予持續(xù)資助。
然而,因為在制造過程中鈦合金變形、斷裂的技術難題無法解決,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。美國的其他國家實驗室也無法攻克這一難題,目前只能進行小尺寸鈦合金部件的打印和鈦合金零件表面修復。
我國的鈦合金激光成形技術起步較晚,直到1995年美國解密其研發(fā)計劃3年才開始投入研究。早期基本屬于跟隨美國的學習,在全國多所大學和研究所設立實驗室進行研究。其中,中航激光技術團隊取得的成就最為顯著。
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(gòu)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(gòu)件制造并且裝機工程應用的國家。目前,先進戰(zhàn)機上的鈦合金構(gòu)件所占比例已經(jīng)超過20%。
在航空領域,中國激光鈦合金成形技術已經(jīng)得到了廣泛的應用。正在研制的兩型第五代戰(zhàn)斗機殲-20和殲-31采用鈦合金的主體結(jié)構(gòu),成功降低了飛機的結(jié)構(gòu)重量,提高了戰(zhàn)機的推重比;依托激光鈦合金成形造價低、速度快的特點,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)斗機并且進行試飛。


