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航空用钛合金结构件激光成形技术
日期:2020年05月19日 访问:0 作者:百超迪能 来源:www.laser8508.com

钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性及高温力学性能优异等优点,在军、民用飞机结构上的用量已成为衡量飞机先进性的重要指标之一。在民用飞机方面,波音和空客公司在飞机的更新换代中不断增加钛合金用量,波音757和A320钛合金用量分别是6%和4.5%,波音777和A340的钛合金用量分别达到7%和6%,而新一代的波音787和A380的钛合金用量已达到15%和10%。军用飞机方面,苏-27、F-16和F-18等飞机大量使用了钛合金,尤其是第4代战斗机F-22钛合金使用量更是达到了结构总重量的41%。


但是,由于钛合金本身特性的原因,采用传统“锻造+机加”技术制造的大型钛合金零件的机械加工余量大、材料利用率低(一般小于10%),导致了钛合金零件的制造成本高、生产周期长。尤其是一些形状复杂的钛合金结构件采用传统制造技术无法成形。上述原因严重制约我国航空装备研制与生产。


激光成形技术是一种由高功率激光镀覆技术与原型技术结合而成的金属粉末熔化和直接沉积的新型制造技术,可在无需任何模具和工装条件下通过金属材料的激光逐层熔化沉积,直接用零件三维数学模型一步完成高性能“近终成形”复杂零件的成形制造,具有材料利用率高、加工余量小、试制周期短、工艺柔性高等突出优点,在航空应用领域有很大潜力。


航空用钛合金结构件激光成形技术及应用进展


美国首先将激光成形技术应用于航空领域,于1997年AeroMet公司在美国空军、陆军及国防有关研究计划支持下,进行了激光成形钛合金飞机结构件的应用研究。于2000年完成了对激光成形钛合金全尺寸飞机机翼结构件的地面考核验证试验。到2005年为止该公司采用激光成形制造的Ti6Al4V合金零件实现了在F/A-18E/F舰载机和F-22歼击机等飞机上装机应用,并制定出专门的技术标准(AMS 4999)。 

美国激光成形技术在航空工业的成功应用,大大促进了我国在这一领域的研究热潮。如西北工业大学、中航工业北京航空制造工程研究所、北京航空航天大学、北京有色金属研究总院等单位积极开展激光成形工艺、零件制造及加工等研究工作,并取得了较快的发展。


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