來源:合肥慶霞環??萍加邢薰?發布時間:2019-05-15 點擊次數:
在中國工程院院士王華明的領導下,北京航空航天大學大型金屬零件材料加成國家工程實驗室進行了20多年的不懈研究。在世界范圍內,我們將率先為中國與發達國家的航空發動機技術的進步做出新的貢獻。近年來,隨著原有核心技術的成功發展,世界領先的大型激光材料加裝制造設備(成形能力高達7米×4米×3.5米),以及16平方米的3D打印(大型轟炸機)某發動機鈦合金增強框架。2016年1月18日,王華明院士主持“飛機鈦合金大型復雜零件激光成形技術”項目,榮獲國家技術發明一等獎。
據國內外新聞報道,王華明院士在我國新一代重型和中型隱身戰斗機發動機上也取得了很大進展:高溫鈦合金雙性能整體葉輪是我國發動機的關鍵部件。采用激光快速成形雙相鈦合金“特殊熱處理”工藝.采用激光增韌法制備了具有梯度組織和梯度性能的先進航空發動機鈦合金整體葉片。具有優良的綜合力學性能。
新一代高性能軍用飛機的優異作戰性能,在很大程度上依賴于先進的高推重比航空發動機的應用,而整體葉輪技術則將發動機葉片、輪盤等零部件設計為一體。它可以大大減少零件數量,降低結構質量,從而提高發動機的推重比和可靠性。據報道,與傳統的榫齒連接結構相比,整體式葉片盤的重量可減少30%左右。
目前,雙性能積分盤技術的制造方法主要是焊接法。通過線性摩擦焊等技術,將不同性能的葉片和圓盤焊接為一體。然而,焊接方法的大問題是連接區域往往成為整個部件的薄弱環節,這是航空發動機高速旋轉部件可靠性高、壽命長的一個重要隱患。隨著材料制造技術的不斷發展和成熟,人們提出葉片可以直接生長在圓盤上。采用同軸送粉激光涂敷法,在鈦合金盤體邊緣對凸出平臺進行預加工,鈦合金葉片層層堆放。
經過長時間的研究,王華明院士發現在鈦合金激光材料添加過程中存在兩種主要的凝固方式:熔池底部的外延生長和熔池表面的非均質成核。通過對熔池凝固兩種主要方式的主動控制,實現了對凝固晶粒形貌和金屬構件力學性能的主動控制。第一種熔池方式可使構件獲得定向生長的全柱狀結晶組織,具有優異的高溫持久蠕變性能;第二種方法使其獲得具有優良各向同性力學性能的等軸晶凝固組織。通過這兩種方法的人工交替,可以得到“鋼筋混凝土”混合凝固晶粒結構。目前國內外還沒有關于混合凝固晶粒組織的報道,傳統的冶金鍛造和鑄造工藝也不具備。該技術實現了對整個葉片和盤片織造性能的精確控制,尤其是從盤體到葉片的關鍵過渡區的精確控制,實現了織機性能的平穩漸進過渡。滿足航空發動機專家的要求.