中国院士研发3D打印技术,让歼20变更强,此技术至少领先美国5年

中国的技术进步现在发展很快,无论是我们以前尝试过的,还是完全空白的另一个领域,现在都有了更好的发展。无论是经济实力上的进步,还是其他领域不断进步的状态,都让我们的国家一天天强大起来。


而钛合金领域就是我国持续攻克的一个高端领域。钛合金是以钛和其他元素为基础的,由于其良好的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、焊接性、耐腐蚀性和生物相容性,已成为国防工业装备中不可缺少的高端材料。



不过由于其焊接难度太大,对技术要求也高,所以一般国家只在战机等一些高科技武器上运用钛合金材料。我们所熟悉的F22战机就是采用了大量的钛合金和复合材料制造的,造价不菲,所以也只有一些大国才能用得起这玩意。


钛合金在中国战斗机中的比重也在不断提高。从最早时期的歼-8战机,再到歼10,最后到现在的歼20隐身战机,都逐步再加大钛合金的使用比例,而歼20浑身更是有着大量的钛合金材料加持。


一般的钛合金制造需要制坯、加工模具、再用水压机锻造出零件毛坯,最后进行机械加工。整个工序非常的耗费时间和财力,根据美国的数据统计,这一系列的加工完成,总共要花费几十个亿的资金,光是模具的加工就需要一年多的时间。



美国人的F-22战机的主要轴承部件就是铸造钛合金框架,但有一个致命缺点就是制造过程中,材料浪费非常严重,95%的原材料都被当作废品抛弃掉,在尺寸上也受到了严格的限制。美国人在上世纪90年代,早在F18C战机上试验了用激光3D打印一部分零件后,却始终停滞不前,后续就没有在这项技术上取得大突破了,而且根据后续的试验证明,用激光3D打印的F-18C战斗机的各个部件都出现了明显裂纹,说明其结构强度远未达到飞行要求。


可以说,到目前为止,美国还没有成功掌握大型复杂整体构件的激光成形技术。


而我们国家在钛合金激光领域的起步是比较晚的,早期更是没有任何经验和技术,基本上是属于模仿的阶段,美国怎么做,我们就跟着学,不过后来却在我国科学家的不断努力下,慢慢开始有超越美国的迹象。


华明教授是中国此领域的先行者。在1989年的时候,当一些同行还没有听说过此技术的时候,他就已经开始学习用激光熔修发动机叶片,经过王华明的研究,证实修复后的叶片性能比原叶片更加耐用。因为激光熔化处理可以使材料瞬间达到高温,然后迅速冷却,金属内部的颗粒会非常小,里面的化学成分也更加的均匀,性能也是比其他叶片要好。当时王华明教授认为,如果采用他所研究的激光熔制技术制作发动机叶片,将会提升叶片的使用寿命和质量,比原有的技术要更加先进。



经过20多年的努力,王华明教授摸索出了一种特殊的“添加”方法,通过计算机控制,激光熔化合金粉末,然后随激光在金属材料上有规律地游动,并逐层堆积、直接“生长”,一步步完成大型复杂零部件的生产制造。


王华明的研究成果使我国成为世界上唯一掌握高性能大型金属零件激光直接制造技术并实现工程应用的国家。


激光钛合金成形技术采用叠加技术,节省了90%的非常昂贵的原材料。另外,它不需要制作特殊的模具。加工成本是原材料成本的1-2倍,现在只需要原成本的10%。此外,三维打印可以完整地形成许多结构复杂的钛合金结构,节省了劳动时间,大大提高了材料强度。



王华明教授曾在一次演讲会上说道,在中国这项技术问世之前,中国研究的大飞机所需的双曲面窗框只有欧洲一家公司能做出来,而且需要2年多的时间,我们还要先付欧洲公司200万美元的模具费,而且零件也是非常的昂贵。之后有了这项技术,中国的飞机安装需要的零部件制造,比欧美制造的飞机部件质量还要好,比他们时间还要更快。



王华明教授说,与美国制造F-22战机的技术相比,我们自己的这个技术的威力更大。F-22超大型复杂钛合金构件在美国被分为三个铸件,然后在不采用一次性成形技术的情况下焊接在一起,而王华明教授研发的锻造技术,可以一次性成形,节省大量的时间、物力和财力。


他更自豪地说,中国在飞机钛合金大型复杂整体部件激光成形技术方面至少领先美国5年。


当然,这些科技领域的发展离不开王华明院士和他团队人员的日夜努力。如今,中国的歼-15、歼-31和歼-20战斗机都采用了激光三维打印技术。


弱国无外交,只有军事力量上强大了,才能让祖国立于不败之地,让世界所忌惮。祖国强大的背后是无数像吴剑旗一样爱国的科研人员,他们用自己的满腹智慧和满腔热血为祖国的强大鞠躬尽瘁。


正是有了钱学森、邓稼先、黄旭华、杨伟、王华明等一代又一代默默奉献的科学家,中国才能够在短短70年内再次屹立于世界民族之林,在实现民族伟大复兴的道路上阔步前进。



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