3D打印的经典论文。

中　　　国　　　激　　　光36卷

静强度及疲劳强度达到飞机设计要求。2001年AeroMet 公司开始为波音公司F /A -18E /F 舰载联合歼击/攻击机小批量试制发动机舱推力拉梁、机翼转动折叠接头、翼梁、带筋壁板等机翼钛合金次承力结构件。2002年制定出了“Ti6Al4V 钛合金激光快速成形产品”宇航材料标准(ASM 4999)并于同年在世界上率先实现激光快速成形钛合金次承力结构件在F /A -18等战机上的验证考核和装机应用。

然而,令人遗憾的是,由于未能有效解决激光快速成形大型钛合金结构件内部质量和力学性能控制等关键技术难题,其激光快速成形Ti6Al4V 等钛合金结构件,即使再经热等静压(HIP )、开模锻造(open -die fo rging )等后续致密化加工,其疲劳等关键力学性能仍然显著低于钛合金锻件(如图1所示[2],优于铸件而低于锻件),难以取代锻件实现其在飞机主承力构件上的应用,AeroM et 公司最终于2005年12月被迫停业关闭

。

图1美国原A ero M et 公司激光成形T i6A l4V 合金的疲

劳性能(激光成形态,激光成形+HI P ,激光成形+开模锻造态疲劳性能均低于钛合金锻件而优于　　　　　　　　　铸件)

F ig .1F atig ue pro pe rties of the laser depo sited T i6A l4V

allo y (as -laser deposited ,laser depositio n +HIP and laser depositio n +for ging )of the fo rmer A ero M et corpo ratio n ,w hich a re a t the hig h end of cast counte rpa rt and the low end of the forg ed 　　　　　　　　　a lloy

我国钛合金结构件激光快速成形技术的研究,从2001年开始一直受到政府主要科技管理部门的高度重视,国家自然科学基金委员会、国家“863”计划、国家“973”计划等国家主要科技研究计划,均将钛合金激光直接成形制造技术作为重点和重大项目

予以持续资助。北京航空航天大学、西北工业大学、北京有色金属研究总院等单位,在飞机、发动机等钛合金结构件激光快速成形制造工艺研究、成套装备

研发及工程应用关键技术攻关等方面取得了较大进展[5～10]。

“十五”期间,北京航空航天大学与沈阳飞机设计研究所等单位“产学研”紧密结合,突破了飞机钛

合金次承力结构件激光快速成形工艺及应用关键技术,构件疲劳、断裂韧性等主要力学性能达到钛合金模锻件水平,2005年7月成功实现激光快速成形TA15钛合金飞机角盒,TC4钛合金飞机座椅支座及腹鳍接头等4种飞机钛合金次承力结构件在3种飞机上的装机应用,成为当时继美国原AeroM et 公司之后世界上第二个实现激光快速成形钛合金结构件在飞机上实际装机应用的研究团队。

“十一五”期间,北京航空航天大学在飞机钛合金大型整体主承力结构件激光快速成形工艺研究、工程化成套装备研发与装机应用关键技术攻关等方面取得了突破性进展[8],为有效解决激光快速成形钛合金大型整体主承力结构件“变形开裂”预防、“凝固组织和内部缺陷”控制和“力学性能”优化等一直制约该技术发展的“瓶颈难题”找到了一条新路,主要研究进展为

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图2激光快速成形T A15钛合金飞机主承力结构件工

艺样件实物照片。(a )单件重量逾50kg 的大型飞机接头;(b )尺寸逾1730mm ×250mm ×230mm 　　　　　　　的飞机主承力梁

Fig .2Pho to g raphs sho wing the laser depo sited T A 15

titanium airc raft main load -bearing

st ructura l

components .(a )larg e aircraft fit ting s w eig hing ove r 50kg ;(b )air craft fr ame w ith a dimension 　　　ove r 1730mm ×250mm ×230mm

1)提出原创性的“热应力离散控制”新方法,为有效突破大型钛合金主承力结构件激光快速成形过程零件严重翘曲变形与开裂“瓶颈难题”找到了一条新路,激光快速成形制造出了单件重量逾50～200kg 的多种大型整体钛合金飞机关键结构件试验件及迄今国内尺寸最大的大型整体钛合金飞机主承力结构件(图2)并得到装机应用。

2)提出激光快速成形大型钛合金主承力结构

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