2014年珠海航展今日拉開帷幕，相比上一屆航展，本屆航展規(guī)模更大。今日恰逢是中國空軍成立65周年，空軍將首次成體系組織裝備進行展示。其中，國產(chǎn)運-20和殲31首次公開以實體形式參加航展引起各方關(guān)注，而俄羅斯蘇-35戰(zhàn)機和美國C-17軍用運輸機也首次露面中國航展，成為萬眾矚目的明星機。本屆航展，世界三大航空工業(yè)大國，中美俄軍用飛機首次聚首珠海。

　　據(jù)珠海航展組委會介紹，本屆航展的參展國家和參展飛機均超過往屆。其中殲31、空客A380、AC313、ARJ21-700、殲10、領(lǐng)世AG300等明星機型將進行示范飛行；阿聯(lián)酋C130、美國C17、俄羅斯伊爾76等明星機型也將進行靜態(tài)展示。

　　首次參加中國航展的俄羅斯蘇35戰(zhàn)機自面世起就備受外界關(guān)注。媒體更是報道稱，中國可能在11月與俄簽約購買蘇-35，這使蘇35成為本屆航展的一大亮點。據(jù)了解，本屆航展的規(guī)模、檔次都再創(chuàng)歷史新高，國際性、專業(yè)性也大大提升。2014年珠海航展成了展示中國空軍力量的平臺，同時也體現(xiàn)了中國航空工業(yè)水平的提升。

　　據(jù)OFweek激光網(wǎng)了解，在中航成飛和沈飛的下一代戰(zhàn)斗機的設(shè)計研發(fā)中，激光鈦合金成形技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛運用。通過這一技術(shù)，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。民用航空制造業(yè)也開始應(yīng)用這一技術(shù)。目前，在西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點實驗室下設(shè)的激光制造工程中心，通過激光立體成型技術(shù)為將于2014年投產(chǎn)，并在2016年投入運營的國產(chǎn)客機 C919 制造了鈦合金翼梁，長度超過5米。

　　那么問題來了。什么是激光鈦合金成形技術(shù)？

　　鈦合金具有密度低、比強度高、屈強比高、耐蝕性及高溫力學(xué)性能好等突出特點，在航空、航天、石化、船舶等工業(yè)裝備中用量越來越大而且主要被廣泛用作各種機身加強框、梁、接頭等飛機大型關(guān)鍵主承力結(jié)構(gòu)件。以航空應(yīng)用為例，如波音公司和空客公司研制的新一代民用客機(B-787、A-380)中鈦合金用量已由第三代(B-747、A-300）的不到4%上升到9%以上，第三代殲擊機中鈦合金結(jié)構(gòu)件用量由F-16的約3％增加到了F/A18-ElF、蘇-27的15%以上，而第四代殲擊機F一22中鈦合金結(jié)構(gòu)件用量已占機身結(jié)構(gòu)總重量的41%，事實上，大型整體鈦合金結(jié)構(gòu)件用量的高低已成為衡量飛機等國防裝備技術(shù)先進性的重要標志之一。

　　但是，由于受鈦合金本性的影響，采用“鍛造+機械加工”等傳統(tǒng)技術(shù)制造這些大型復(fù)雜鈦合金關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，不僅需要大型鈦合金鑄錠熔鑄與制坯、萬噸級以上重型液壓鍛造工業(yè)裝備，而且制造工序繁多、工藝復(fù)雜，需要大型鈦合金鑄錠真空熔鑄、大規(guī)格鍛坯制備、大型鍛造模具加工等，零件機械加工余量很大、材料利用率低(一般小于5-10%)、數(shù)控加工時間長、制造成本高、生產(chǎn)周期長，嚴重制約了大型鈦合金結(jié)構(gòu)件在先進工業(yè)及國防裝備中的廣泛應(yīng)用，大型鈦合金主承力結(jié)構(gòu)件低成本、短周期成形制造技術(shù)，也是制約我國航空裝備研制與生產(chǎn)的技術(shù)“瓶頸”之一！

　　高性能金屬結(jié)構(gòu)件激光熔化沉積“近凈成形”制造技術(shù)，利用快速原型制造(rapid prototype manufacturing，RPM)的基本原理，以金屬粉末(或絲材)為原材料，通過高能激光束對金屬原材料的逐層熔化堆積，直接由零件CAD模型一步完成全致密、高性能、大型復(fù)雜金屬零件的“近終成形”制造(near-net-shape manufacturincl)，是一種具有“變革性”意義的數(shù)字化、短周期、低成本、先進“近凈成形”制造新技術(shù)，在航空、航天等國防裝備研制與生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　激光快速成形技術(shù)的獨特優(yōu)點，為克服大型鈦合金結(jié)構(gòu)件上述制造技術(shù)缺點提供了一條新途徑，也由于鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形技術(shù)對先進國防裝備研制與生產(chǎn)的重要性和廣泛實用性，美國等西方工業(yè)及軍事強國對其十分重視，美國國防部先進計劃署(DARPA)及海軍辦公室(ONR)等部門，自1995年來先后實施一系列專門研究計劃，對飛機鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形技術(shù)予了重點支持，研究與應(yīng)用進展迅速。

　　國內(nèi)激光鈦合金成形技術(shù)發(fā)展歷程

　　迄今國內(nèi)開展過鈦合金激光快速成形技術(shù)研究的單位只有北京有色金屬研究總院、西北工業(yè)大學(xué)和北京航空航天大學(xué)等少數(shù)幾家單位，但除北航外，尚未實現(xiàn)在飛機上的裝機應(yīng)用。

　　北京航空航天大學(xué)激光材料成形與制備實驗室，在國家自然科學(xué)基金“重點”項目及“杰出青年基金”項目、國家“973計劃”專題、國家“863計劃”重點項目等項目的重點支持下，與沈陽飛機設(shè)計研究所等單位產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合，白1998年以來一直致力于鈦合金結(jié)構(gòu)激光快速成形工藝、成套工藝裝備及工程化應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)的研究。

　　“十五”期問，自主研制成功國內(nèi)首套、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“自由平面接觸/動態(tài)密封/惰性氣氛保護”鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形成套工藝裝備系統(tǒng)。突破了飛機鈦合金次承力結(jié)構(gòu)件激光熔化沉積制造工藝及裝機應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，激光熔化沉積制造TC4、TAl5、BT22、TC2等鈦合金室溫及高溫拉伸、高溫持久、高溫蠕變、光滑疲勞、缺El疲勞等力學(xué)性能均顯著超過鍛件，2005年來激光快速成形TAl5、TC4等多種鈦合金結(jié)構(gòu)件，已實現(xiàn)在飛機上的裝機應(yīng)用，零件材料利用率提高了5倍、制造周期縮短了2/3、制造成本降低了1/2以上。

　　“十一五”期間，在飛機大型主承力鈦合金結(jié)構(gòu)件激光熔化沉積制造工藝、成套裝備、過程控制、長期工藝穩(wěn)定性及構(gòu)件質(zhì)量保障等系列核心關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破性進展：

　　(1)、研究出了大型整體鈦合金主承力結(jié)構(gòu)件激光快速成形新工藝，解決了激光快速成形大型整體鈦合金主承力結(jié)構(gòu)件變形與開裂的的“技術(shù)難題”。

　　(2)、提出并掌握了激光快速成形飛機大型整體鈦合金主承力構(gòu)件凝固組織晶粒形態(tài)及熱處理顯微組織主動控制新方法。

　　(3)、認識激光快速成形飛機鈦合金大型主承力結(jié)構(gòu)件內(nèi)部缺陷形成機理并突破內(nèi)部缺陷與質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)。

　　(4)、突破了激光快速成形飛機鈦合金大型主承力整體結(jié)構(gòu)件組織和內(nèi)部質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)，激光快速成形大型整體鈦合金主承力構(gòu)件綜合力學(xué)性能達到和超過鈦合金模鍛件，其中，缺口疲勞極限超過鈦合金模鍛件40％以上、高溫持久壽命較模鍛件提高400％以上。

　　(5)、成功激光快速成形制造出了零件單件重量逾110kq的多種鈦合金關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件及迄今國內(nèi)尺寸最大的大型整體鈦合金飛機主承力結(jié)構(gòu)件。

　　目前，我國已經(jīng)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，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(yīng)用的國家。