人們普遍認(rèn)為，美國(guó)引領(lǐng)著這場(chǎng)工業(yè)革命。而近期，從中國(guó)曝光的幾則消息，卻令世人大吃一驚。
把這些消息綜合起來(lái)，證實(shí)了一個(gè)事實(shí)——中國(guó)已經(jīng)成為目前世界上唯一掌握激光成型鈦合金大型主承力構(gòu)件制造技術(shù)、并付諸實(shí)際應(yīng)用的國(guó)家。
憑借著鈦合金3D打印技術(shù)，中國(guó)在航空材料領(lǐng)域，第一次走到了世界先進(jìn)水平的前列。
中國(guó)尖端戰(zhàn)機(jī)“井噴”的一大功臣
近日，在中國(guó)北京國(guó)際科技產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上，中航工業(yè)與北京航空航天大學(xué)聯(lián)合展示了獲得2012年度“國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)”的飛機(jī)鈦合金大型整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成型技術(shù)，以及通過(guò)其生產(chǎn)出的一個(gè)5平方米鈦合金加強(qiáng)框。
據(jù)外媒報(bào)道，3D打印技術(shù)正在被大面積用于中國(guó)正在研發(fā)中的首款航母艦載機(jī)殲-15、多用途戰(zhàn)機(jī)殲-16、第五代重型戰(zhàn)斗機(jī)殲-20、第五代中型戰(zhàn)斗機(jī)殲-31，以及商飛的民用大飛機(jī)C919上。
據(jù)央視新聞?lì)l道報(bào)道，殲-15總設(shè)計(jì)師孫聰在兩會(huì)期間透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術(shù)，已被廣泛用于殲-15的主承力部分，包括整個(gè)前起落架。
西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院教授黃衛(wèi)東的團(tuán)隊(duì)，曾制造出一根3米長(zhǎng)的鈦合金構(gòu)件，作為C919機(jī)翼的重要部件。據(jù)他透露，中國(guó)發(fā)展能替代傳統(tǒng)復(fù)雜制造工藝的3D打印技術(shù)，已有將近20年了。
其實(shí)，目前我國(guó)已具備了使用激光成型超過(guò)12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力。
3D打印技術(shù)的應(yīng)用，大大加速了國(guó)產(chǎn)尖端戰(zhàn)機(jī)的研發(fā)進(jìn)度。依托激光鈦合金成型造價(jià)低、速度快的特點(diǎn)，沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)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)，并進(jìn)行試飛。
最大好處是令戰(zhàn)機(jī)性能獲得巨大提升
質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐高溫的鈦合金，是軍用飛機(jī)的關(guān)鍵材料。然而，鈦合金昂貴的價(jià)格與特殊的材料屬性，導(dǎo)致使用傳統(tǒng)鍛造技術(shù)造出的零件，最大尺寸也不超過(guò)4.5平方米。
據(jù)沈陽(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所副總設(shè)計(jì)師王向明介紹，鈦合金要40萬(wàn)到50萬(wàn)元一噸，而傳統(tǒng)工藝的材料利用率不到10%，如美國(guó)F-22戰(zhàn)機(jī)的鑄造鈦合金主承力部件，95%的原料都會(huì)被作為廢料切掉。“另外鈦合金很粘，加工的時(shí)間又長(zhǎng)又費(fèi)錢(qián)。”
而激光鈦合金成型技術(shù)，完全解決了難題。“加工1噸鈦合金復(fù)雜構(gòu)件，傳統(tǒng)工藝的成本大約2500萬(wàn)元，而用激光3D快速成型技術(shù)僅130萬(wàn)元左右。”加之不需要制造專用的模具，原本相當(dāng)于材料成本一到兩倍的加工費(fèi)用，現(xiàn)在只需原來(lái)的10%。
除了省時(shí)省錢(qián)，更重要的是，通過(guò)3D打印，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、特殊的鈦合金構(gòu)件可以一體成型，而無(wú)需一個(gè)個(gè)鍛造出來(lái)再焊接在一起，大大提高了機(jī)身強(qiáng)度。
特別“給力”的是——據(jù)專家估計(jì)，F(xiàn)-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%。這將大大提高戰(zhàn)機(jī)的推重比，令戰(zhàn)機(jī)性能獲得巨大提升。
因此在理論上，中國(guó)現(xiàn)有的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，如果用在廣泛應(yīng)用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的殲-20等第五代戰(zhàn)機(jī)上，與F-22的推重比差距不會(huì)太大。這樣一來(lái)，我國(guó)相對(duì)落后的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，就不會(huì)過(guò)于“拖后腿”了。
(責(zé)任編輯：鑫報(bào))
