從“減法”到“加法”
　　實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍
　　高性能金屬構(gòu)件激光成形技術(shù)是以合金粉末為原料，通過(guò)激光熔化逐層堆積(生長(zhǎng))，從零件數(shù)模一步完成高性能大型復(fù)雜構(gòu)件的“近凈成形”。這一技術(shù)1992年在美國(guó)首先提出并迅速發(fā)展。由于高性能金屬構(gòu)件激光成形技術(shù)對(duì)大型鈦合金高性能結(jié)構(gòu)件的短周期、低成本成形制造具有突出優(yōu)勢(shì)，在航空航天等裝備研制和生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景，受到政府和業(yè)界的高度關(guān)注。
　　在王華明教授看來(lái)，從傳統(tǒng)的大型鈦合金結(jié)構(gòu)件制造方法，如整體鍛造、切削技術(shù)，到這種新型的激光直接制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了加工技術(shù)由“減法”到“加法”的質(zhì)的飛躍。采用整體鍛造等傳統(tǒng)方法制造大型鈦合金結(jié)構(gòu)件，是一個(gè)做“減法”的過(guò)程。零件的加工除去量非常大。例如，美國(guó)的F-22飛機(jī)中尺寸最大的Ti6Al4V鈦合金整體加強(qiáng)框，所需毛坯模鍛件重達(dá) 2796千克， 而實(shí)際成形零件重量不足144千克， 材料的利用率不到4. 90%，這勢(shì)必造成大量的原材料損耗。與此同時(shí)，在鑄造毛坯模鍛件的過(guò)程中會(huì)消耗大量的能源，也降低了加工制造的效率。并且傳統(tǒng)方法對(duì)制造技術(shù)及裝備的要求高，通常需要大規(guī)格鍛坯加工及大型鍛造模具制造、萬(wàn)噸級(jí)以上的重型液壓鍛造裝備，制造工藝相當(dāng)復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)、制造成本高。
　　相較于傳統(tǒng)的大型鈦合金結(jié)構(gòu)件整體鍛造，激光直接制造是一種做“加法”的加工技術(shù)，主要用高功率的激光束對(duì)粉末絲材進(jìn)行熔化，往上堆積，實(shí)現(xiàn)材料逐層添加，直接根據(jù)構(gòu)件的CAD模型一次加工成形。激光直接制造得到的零件微觀組織很細(xì)，力學(xué)性能很好，也可以實(shí)現(xiàn)多種材料鑄造。綜合來(lái)講，這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為：無(wú)需大型鍛造工業(yè)裝備、大型鍛造模具及鍛坯制備加工；機(jī)械加工余量小、材料利用率高、生產(chǎn)周期短；加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件“近凈成形”，只需一步完成；加工設(shè)計(jì)靈活度高，可以實(shí)現(xiàn)特殊功能零部件的“原位”鑄造；所制備的零件具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，等等。這樣就大大降低了制造成本，提高了制造效率與加工質(zhì)量。
　　王華明認(rèn)為，大型鈦合金結(jié)構(gòu)件激光直接制造技術(shù)確實(shí)是一種帶有變革性的，短流程、低成本的數(shù)字化制造技術(shù)，其被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為是對(duì)飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等重大工業(yè)裝備研制與生產(chǎn)具有重要影響的核心關(guān)鍵制造技術(shù)之一。

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