我國(guó)的鈦合金激光成形技術(shù)起步較晚,直到1995年美國(guó)解密其研發(fā)計(jì)劃3年才開始投入研究。早期基本屬于跟隨美國(guó)的學(xué)習(xí),在全國(guó)多所大學(xué)和研究所設(shè)立實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究。其中,中航激光技術(shù)團(tuán)隊(duì)取得的成就最為顯著。早在2000年前后,中航激光技術(shù)團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)開始投入“3D激光焊接快速成型技術(shù)”研發(fā),在國(guó)家特別是軍方資金的持續(xù)支持下,經(jīng)過(guò)數(shù)年研發(fā),解決了“惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)”、“熱應(yīng)力離散”、“缺陷控制”、“晶格生長(zhǎng)控制”等多項(xiàng)世界技術(shù)難題、生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸達(dá)到4m量級(jí)、性能滿足主承力結(jié)構(gòu)要求的產(chǎn)品,具有了商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
目前,我國(guó)已經(jīng)具備了使用激光成形超過(guò)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(gè)國(guó)產(chǎn)航空科研項(xiàng)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(jī)工程應(yīng)用的國(guó)家。傳統(tǒng)的鈦合金零件制造主要依靠鑄造和鍛造。其中鑄造零件易于大尺寸制造,但重量較大且無(wú)法加工成精細(xì)的形狀。鍛造切削雖然精度較好,美國(guó)F-22戰(zhàn)機(jī)的主要承力部件便是大型鑄造鈦合金框。由于鈦合金重量輕,強(qiáng)度高,鈦合金構(gòu)件在航空領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前,先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)上的鈦合金構(gòu)件所占比例已經(jīng)超過(guò)20%。激光鈦合金成形技術(shù)則完全解決了這一系列難題,由于采用疊加技術(shù),它節(jié)約了90%十分昂貴的原材料,加之不需要制造專用的模具,原本相當(dāng)于材料成本1~2倍的加工費(fèi)用現(xiàn)在只需要原來(lái)的10%。加工1噸重量的鈦合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件,粗略估計(jì),傳統(tǒng)工藝的成本大約是2500萬(wàn)元,而激光3D焊接快速成型技術(shù)的成本僅130萬(wàn)元左右,其成本僅是傳統(tǒng)工藝的5%。但是零件制造浪費(fèi)嚴(yán)重,原料的95%都會(huì)被作為廢料切掉,而且鍛造鈦合金的尺寸受到嚴(yán)格的限制:3萬(wàn)噸大型水壓機(jī)只能鍛造不超過(guò)0.8平方米的零件,即使世界上最大的8萬(wàn)噸水壓機(jī),鍛造的零件尺寸也不能超過(guò)4.5平方米。而且這兩種技術(shù)都無(wú)法制造復(fù)雜的鈦合金構(gòu)件,而焊接則會(huì)遇到可怕的鈦合金腐蝕現(xiàn)象。

