十年内中国军事装备在3D打印钛合金框架等方面将重点突破
2015年，国务院针对中国“与发达国家相比，我国制造业创新能力、整体素质和竞争力仍有明显差距，大而不强”的现状；制订了国内第一个制造强国战略的十年行动纲领，以指引我国“实现从制造大国向制造强国的转变。”
就在上个月，国家制造强国建设战略咨询委员会发布了《中国制造 2025》重点领域技术路线图（为行文方便，以下简称“绿皮书”），披露了未来十年内我国制造业的规划方向；其中就涵括了大量军事装备方面的重点发展突破方向，而基础材料工艺和航空发动机领域，就是重中之重。
一：未来十年，中国大量核心材料和工艺将从无到有，从弱到强
优秀的材料，是高性能、长寿命装备的基础，但和西方强国相比，我国在这一方面仍然比较薄弱。绿皮书中指出，目前国内“国民经济需求的百余种关键材料中，约三分之一国内完全空白，约一半性能稳定性较差，部分产品受到国外严密控制”。而未来的十年间，我国将以极大的力量突破这些关键的战略性材料和相关的工艺、设备，力争在2025年实现85%的产品自主供应。
图：目前我国高级钛合金3D打印件使用的钛合金粉末原料，非常依赖于进口产品；主要原因是在于制备技术难度较大，国内尚未完全掌握
比如这两年，我国新材料工艺中宣传报道最火、最热门的钛合金3D打印技术；实际上它目前并不成熟，存在两个方面的问题。首先是作为原材料的钛合金粉末，我国目前对它的制造技术掌握的很不够，现阶段非常依赖进口而且获得的数量有限。在这一方面，我国力争在2020年开始形成具备自主知识产权的先进钛合金打印粉末制备技术，并形成200吨级别的产能；在2025年要达到600吨产能，并实现80%的产品自主供应。
图：3D打印对产品的外形限制极为宽松，这方面的能力是传统加工技术无法企及的。但是就像任何一门新兴技术一样，目前它工作原理所带来的很多性能缺陷如何处理，还令人极为头痛。
另一方面，钛合金3D打印的技术原理，其实是堆上一层层的钛合金粉末，用高功率的激光将其融化、凝固，不断累积出设计时的尺寸和形状。但是在目前来说，这个过程中急剧加热冷却带来的快速膨胀收缩，都使最终的部件里存在大量的微观组织错位缺陷和很高的残余应力；实际强度和锻造工艺产品并不在一个档次，目前并不能真正用于关键承力结构上——比如起落架和机身大框。
图：锻造件在性能的的优越性，在于它高温软化原料以后，用巨大的压力把内部的细小缺陷给压实、压没了，并缓慢冷却确保内部不形成新缺陷、甚至直接开裂——越大和形状越复杂的锻件，冷却必须越慢。
而在未来的十年中，我国将对3D打印的具体机理和设备进行深入的优化攻关，力争在具体工作原理和设备性能上实现脱胎换骨的进步；在2025年，使3D打印的“成形件强度达到锻件标准，实现航空航天等结构工程化应用”。同时将3D打印的金属种类也大大扩展，包括铝合金、甚至是发动机等部件的高温合金。
图：目前我国展出的3D打印钛合金框架等产品，并不能真正交付工程应用，主要是其展示和宣传作用。真正实用化，起码要到2025年以后。
(责任编辑：admin)
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