1053010 增材制造大型高性能航空钛合金结构件

需求类别

□装备采购类     □应用场景类    技术突破类       □概念创新类

需求领域

□高端仪器和制造设备          □人工智能         □网信       □无人系统         航空航天

   




    需求简述

航空航天工业对高性能、轻量化结构件的需求日益增长,而钛合金因其高强度、耐腐蚀性和优异的比强度,成为航空承力结构件的理想材料。相比传统制造方法,增材制造具有复杂结构一体化、材料利用率高、快速迭代与定制化加工等明显优势被广泛用于钛合金航空航天工业中。然而,近些年的各种增材制造技术由于其局限性存在一系列技术、成本和工艺上的缺点,列如:1.成型舱室通常受限(普遍<1m³),难以直接制造超大型整体结构。2.钛合金的力学性能受晶粒取向影响,需通过热等静压改善,但成本增加。3.沉积速率低,典型速率约10-50cm3/h,制造1m³尺寸零件需数百小时。4.存在内部缺陷(气孔、未熔合),直接影响零件的疲劳强度。针对以上问题,同轴送丝冷阴极空心锥形电子束3D打印成套技术,在超大规格打印(1m*1m*1.5m)、高沉积速率(钛合金2000cm3/h)、沉积态性能均一性(等轴晶占比>85%)以及优异力学性能(各项力学性能优于锻件)的金属增材制造方面已得到全球范围内的一致认可。


     





  主要指标要求

目前针对航空航天钛合金增材制造领域有如下指标要求:

抗拉强度(UTS):≥900MPa(纵向)

屈服强度(YS):≥830MPa

延伸率(Elongation):≥10%(纵向)

弹性模量(E):110-120GPa

Z轴(堆积方向)强度不得低于XY平面的85%

高周疲劳(HCF,10cycles):疲劳极限≥500MPa(R=-1)

低周疲劳(LCF,10cycles):寿命≥锻件的80%

裂纹扩展速率(da/dN):≤2×10m/cycle(ΔK=10MPa√m)

缺陷尺寸:内部气孔≤50µm(关键区域≤20μm)。

表面粗糙度:Ra≤6.3µm(抛光后≤1.6μm)。



成果形式

 

制造符合质量要求的

大型高性能航空钛合金结构件产品