超大航发部件与整体叶盘技术相继突破，北航院士已走在美国前面

　　根据《中国有色报》消息，北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室在2019年正式公布国产原创金属激光3D打印技术完成重大突破，目前已经建成世界最大的世界最大的激光增材制造设备（最大成形尺寸达。），并且完成目前世界最大的16立方米3D打印（某大型飞机）发动机钛合金加强框工件试制。按照项目负责人中国工程院院士王华明的说法就是：激光增材工程应用我们走到了美国的前面。
　　2016年王华明院士主持的飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术项目获得国家技术发明一等奖
　　航空工业作为现代工业之花，不仅仅是一个国家的战略性产业，更是衡量一个国家国防、经济实力和工业化水平的重要标志。航空飞行器通常服役于超高温、超低温、高应力和高腐蚀等极端条件下，因而，航空材料的选取具有极高的要求，不仅要具有优异的综合机械性能，而且需要耐高温、耐低温和耐腐蚀等性能。拥有太空金属美誉的钛及钛合金因具有高比强度、抗腐蚀性强、温度适应范围广、无磁性等优异特性，因此，其广泛应用于航空、航天等领域。
　　LMD增材制造大型钛合金缘条零件
　　但是传统加工钛合金部件在航空应用中有着一对难以调节的矛盾：随着拓扑优化技术在航空零件中的应用数量增长，航空件外形逐渐变得愈发复杂。传统的钛合金加工方式是锻造成形，但是由于钛合金具有两个特点：
　　变形抗力大，对应变速率敏感。变形过程中随着变形速率的增加，产生变形的流动应力也在增加；
　　锻造温度范围比较窄，对锻造温度比较敏感。钛合金锻造温度通常小于150，若锻造温度过低，变形抗力增加，加工性能降低，易产生表面裂纹；若温度过高，产生脆性。
　　大型钛合金件
　　使得5平方米成了钛合金结构件的一个分水岭，如果不能突破传统加工难题，在大型飞机上应用的大型钛合金件只能通过多部件焊接或者铆接的方式进行。美国原AeroMet公司曾于2000年将分别在波音和诺克希德马丁公司，对其激光增材制造的小型钛合金全尺寸机翼构件进行了地面性能试验考核，又于2002年制定了Ti6Al4V钛合金激光沉积产品宇航材料标准，并同年在FA18等飞机上首次实施了激光增材制造钛合金小型、次承力构件的验证考核和装机应用。然而，其激光增材制造钛合金构件的高周疲劳等关键力学性能未达到锻造水平，因此难以应用于飞机关键及主承力构件。
　　增材制造机身壁板部件
　　从前文可知，咱们已经搞定了16平方米钛合金一体化结构件的制造工艺，这项突破的关键技术就是王华明领衔的飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术项目，这也是为何王院士敢于喊出：走在美国前面，的底气所在。
　　目前的我国应用的激光增材制造技术原理为简单地逐点熔化逐线扫描逐层堆积的循环往复过程。就是在激光头下放一个金属粉末盒，使用高能激光烧结粉末盒表面的金属粉末，再覆盖上薄薄的一层金属粉末，重复上述步骤。通过二维结构堆积的方式，完成3维零件的打印。由于不受加工路径规划及支持结构的影响，铺粉烧结式的增材制造机可以做出很多常规加工无法完成的结构。例如：
　　右侧为拓扑优化后的增材制造件
　　复杂内部结构件
　　我国早在20世纪90年代就已开展增材制造技术研究，主要集中在高校和科研院所。但由于受到原材料、高端设备等基础条件薄弱的限制，前期发展较为缓慢。直到2008年以后，随着原材料技术的突破、高性能设备的引入和开发、自动化控制水平的提高等，增材制造技术才得以迅速发展。并且先后攻克了金属基复合材料、金属增材制造工艺和金属增材制造无损检测技术等方面美国科研人员都没有解决的难题。
　　在此基础之上，自主建立了完整技术标准体系，激光增材制造钛合金、超高强度钢大型整体关键构件，在我国舰载机、大型运输机、大型运载火箭、新型战机、卫星、导弹等重大装备研制生产中作为多种关键结构的唯一制造方案，为保障国家重点装备的顺利进展发挥了重要作用，同时也使我国成为目前世界上唯一掌握钛合金、超高强度钢大型整体关键主承力构件激光增材制造技术并成功实现装机工程应用的国家。
　　不仅如此，根据国内外公开资料推测，王华明院士在我国新一代重型和中型隐身战斗机用发动机关键部件：高温钛合金双性能整体叶盘也获得了重大进展，采用了激光快速成形双相钛合金特种热处理新工艺，激光增材制造出了具有梯度组织和梯度性能的先进航空发动机钛合金整体叶盘，具有极为优异的综合力学性能。
　　中国在金属粉末激光增材技术上的成就，无疑就是弯道超车理论的最佳注脚。新兴技术替代旧技术是科学发展的基本规律，虽然咱们旧的技术缺乏积累，但是新的技术上咱们都是同一起跑线，我靠着体量优势，比你投入10倍的科研经费和20倍的科研人员，反超就自然而然的产生了。