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航天江南航天風華實現(xiàn)一技術(shù)在航天領(lǐng)域首次工程化應(yīng)用
發(fā)布時間:2022-08-22 信息來源: 航天江南

近日,航天江南航天風華公司申報的集團公司工藝振興課題項目《鎂合金結(jié)構(gòu)件增材制造技術(shù)研究》順利通過驗收,實現(xiàn)鎂合金選區(qū)激光熔化成形技術(shù)在航天領(lǐng)域首次工程化應(yīng)用。 

選區(qū)激光熔化成形技術(shù)作為3D打印技術(shù)的一個分支,長期以來廣泛用于鋁合金、鈦合金、高溫合金、不銹鋼等金屬領(lǐng)域,但在鎂合金領(lǐng)域的技術(shù)研究及應(yīng)用尚屬匱乏。 

“鎂合金是航空航天等工業(yè)領(lǐng)域的理想材料?!焙教祜L華公司工藝部副主管工藝師石海介紹說:“因為鎂合金的密度在所有金屬及合金材料中是最小的,與常用的鋼鐵和鋁合金材料相比,在同等強度和剛度下,重量更輕。雖然易于切削加工、優(yōu)良的抗震性、導熱性和電磁屏蔽性能,讓鎂合金在航空航天等工業(yè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,但是傳統(tǒng)的成形方法難以滿足航空航天設(shè)備越來越復雜的結(jié)構(gòu)件外形。” 

近年來,隨著3D打印技術(shù)的迅速發(fā)展,加上這項技術(shù)不受打印零件外形復雜程度的約束,這為航空航天領(lǐng)域使用復雜鎂合金結(jié)構(gòu)件成形提供了重要的解決途徑。 

3D打印技術(shù)是一項新興技術(shù),鎂合金也是一種高活性輕合金,目前國內(nèi)外對鎂合金3D打印的研究都比較少。課題組能否解決鎂合金3D打印技術(shù)長時間成形過程中存在的難點問題,實現(xiàn)鎂合金3D打印技術(shù)工程化應(yīng)用,成為課題研究的關(guān)鍵。其中解決鎂合金3D打印的安全控制技術(shù)難題和煙塵污染問題成為重中之重。 

由于鎂是一種非?;顫姷脑?,具有易燃的性質(zhì),特別是在微粒狀態(tài)下,高溫鎂合金遇氧和靜電極容易燃燒,遇水則會產(chǎn)生強烈的反應(yīng),產(chǎn)生氫氣和熱量,也容易導致燃燒和爆炸。同時,鎂的熔點與沸點都很低,液態(tài)鎂合金在高溫條件下極容易蒸發(fā),遇冷則會凝結(jié)成超細鎂粉,形成的煙塵像霧霾一樣懸浮在空氣中,存在爆炸風險。 

“我們構(gòu)建了一套安全防控技術(shù),同時對打印過程中的成形機理進行充分研究,目前已經(jīng)實現(xiàn)連續(xù)220個小時不間斷的打印?!笔:蛨F隊一起反復論證了多個方案,最終摸索出了一套既符合工藝要求,又能滿足安全和環(huán)境需求的方案,成功解決了鎂合金選區(qū)激光熔化成形技術(shù)過程中安全控制、煙塵污染等難題,探索出了鎂合金3D打印工藝參數(shù)。 

旋轉(zhuǎn)尾翼是一項對產(chǎn)品重量和力學性能都要求非常高的產(chǎn)品。相比鋁合金滿足力學性能要求,但產(chǎn)品重量超標,鑄造鎂合金重量要求達標,但力學性能不符合要求,公司利用鎂合金選區(qū)激光熔化成形技術(shù)成功生產(chǎn)出各項指標均符合要求的旋轉(zhuǎn)尾翼,并實現(xiàn)了工程化應(yīng)用,這也成為檢驗該項技術(shù)最終取得成功的一把標尺。 

航天風華公司基于鎂合金打印安全控制技術(shù)申報的論文榮獲集團公司安全生產(chǎn)論文二等獎,基于鎂合金選區(qū)激光熔化成形技術(shù)研究成果,公司參加了由中國科學院和深圳市人民政府聯(lián)合主辦的全國第二屆“率先杯”未來技術(shù)創(chuàng)新大賽,獲深圳賽區(qū)提名獎,同時研究成果被收錄至大賽優(yōu)質(zhì)項目庫。

據(jù)了解,鎂合金作為典型的輕金屬代表,鎂合金選區(qū)激光熔化成形技術(shù)的研究取得成功,不僅可以為開拓鎂合金3D打印市場,讓鎂合金3D打印技術(shù)在結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品上形成規(guī)?;瘧?yīng)用,創(chuàng)造經(jīng)濟效益和社會效益打下堅實基礎(chǔ),還可以依托3D打印技術(shù)實現(xiàn)鎂合金產(chǎn)品的輕量化優(yōu)化升級,進一步拓展鎂合金的應(yīng)用范圍。(文/鐘義杉)