LMD技術(shù)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

　　增材制造技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段，1892~1988年的技術(shù)孕育期、1988年開(kāi)始的快速原型技術(shù)及20世紀(jì)90年代初期以來(lái)的直接增材制造。1979年，UTRC提出激光立體成形技術(shù)概念并制作出航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)模擬件；1994年起，Rolls-Royce探索航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件激光成形，另外英國(guó)利物浦大學(xué)和美國(guó)密西根大學(xué)、加拿大國(guó)家研究委員會(huì)集成制造技術(shù)研究所、瑞士洛桑理工學(xué)院、美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)Los-Alamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)Aeromet公司、美國(guó)賓州大學(xué)、英國(guó)伯明翰大學(xué)等都相繼開(kāi)展研究。由于LMD同軸送粉效率高，材料致密性好，因此，越來(lái)越多的用于大型零件的增材制造及零件修復(fù)工作。

　　國(guó)外有關(guān)大型零件增材制造技術(shù)的研究主要集中在美國(guó)。1995~2005年間，在美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)研究計(jì)劃署及海軍研究辦公室等部門(mén)的巨額資助下，美國(guó)約翰哈普金斯大學(xué)、賓夕法尼亞州立大學(xué)及MTS公司等對(duì)飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形技術(shù)進(jìn)行了大量研究并取得重大進(jìn)展，在此基礎(chǔ)上，1998年由MTS公司獨(dú)資成立了專門(mén)從事飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形制造技術(shù)研發(fā)和工程化應(yīng)用的AeroMet公司，與波音、洛克希德·馬丁及諾斯羅普·格魯曼等美國(guó)三大軍用飛機(jī)制造商合作，在美國(guó)空軍“鍛造計(jì)劃”（AirForce’sForgingInitiative）、陸軍制造技術(shù)計(jì)劃（Army’sMantechProgram）、國(guó)防部“軍民兩用科技計(jì)劃”（DualUseScienceandTechnologyProgram）等資助下，致力于飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形技術(shù)研究及其在飛機(jī)上的應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究。2000年9月在波音和洛克希德·馬丁公司完成了對(duì)激光直接成形鈦合金全尺寸飛機(jī)機(jī)翼次承力結(jié)構(gòu)件研究，構(gòu)件靜強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度達(dá)到飛機(jī)設(shè)計(jì)要求；2001年為波音公司F/A-18E/F艦載聯(lián)合殲擊/攻擊機(jī)驗(yàn)證機(jī)小批量試制了發(fā)動(dòng)機(jī)艙推力拉梁、機(jī)翼轉(zhuǎn)動(dòng)折疊接頭、翼梁、帶筋壁板等飛機(jī)鈦合金次承力結(jié)構(gòu)件，其中F/A-l8E/F翼根吊環(huán)滿足疲勞壽命譜4倍要求，隨后靜力加載到225%也不破壞；2002年實(shí)現(xiàn)激光快速成形鈦合金次承力結(jié)構(gòu)件在F/A-18驗(yàn)證機(jī)上的裝機(jī)應(yīng)用。此外，美國(guó)還將應(yīng)用于F-22接頭的制造，試驗(yàn)結(jié)果表明其疲勞壽命高出壽命譜的兩倍。

　　在LMD技術(shù)取得一定突破的時(shí)候，國(guó)外還將該技術(shù)廣泛用于損傷零件的修復(fù)，包括飛機(jī)零部件腐蝕零件、航空發(fā)動(dòng)機(jī)磨損等零件的修復(fù)。美國(guó)AeroMet公司采用激光成形技術(shù)完成了F15戰(zhàn)斗機(jī)中機(jī)翼梁的檢修；美國(guó)Optomec Design公司，采用激光成形技術(shù)進(jìn)行了T700美國(guó)海軍飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件的磨損修復(fù)；瑞士洛桑理工學(xué)院采用激光成形技術(shù)修復(fù)單晶渦輪葉片。
 

　　LMD技術(shù)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

　　我國(guó)在金屬材料增材制造領(lǐng)域研究起步較早，技術(shù)研究及應(yīng)用方面具有良好的基礎(chǔ)，特別是在國(guó)家自然科學(xué)基金“重點(diǎn)項(xiàng)目”、國(guó)家“973”項(xiàng)目、國(guó)家“863”等重要研究計(jì)劃重點(diǎn)支持下，增材制造技術(shù)得以快速發(fā)展。整個(gè)研究工作主要集中于北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、北京有色金屬研究總院、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)等單位。其中在LMD技術(shù)領(lǐng)域上主要以北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等少數(shù)幾家單位。

　　在“十五”期間，北京航空航天大學(xué)突破了飛機(jī)鈦合金次承力結(jié)構(gòu)件激光快速成形工藝及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)件疲勞、斷裂韌性等主要力學(xué)性能達(dá)到鈦合金模鍛件水平，2005年成功實(shí)現(xiàn)激光快速成形TA15鈦合金飛機(jī)角盒、TC4鈦合金飛機(jī)座椅支座及腹鰭接頭等4種飛機(jī)鈦合金次承力結(jié)構(gòu)件（如圖1所示）在3種飛機(jī)上的裝機(jī)應(yīng)用。