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超塑成形/扩散焊接组合工艺的技术概况与应用李 枫,陈明和,范 平,王荣华,朱丽瑛,周兆峰(南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)摘 要:介绍了超塑材料的发展,概述了超塑成形、扩散焊接及其组合工艺的原理和特点,并指出了此种加工工艺的优缺点。
用超塑等温锻造、板材气胀成形和超塑挤压等超塑成形方法以及用超塑成形/扩散焊接组合工艺方法的国内外应用实例。
展望了超塑性的发展趋势,指出应开发新型的超塑性材料,探索已知材料的低温和高速超塑成形工艺,进一步拓展超塑性的应用领域。
关键词:超塑性;超塑性成形;扩散焊接;应用中图分类号:T G301 文献标志码:A 超塑成形(SPF)和超塑成形/扩散焊接组合工艺(SPF/DB)技术,在现代航空航天工业发展的推动下,经过近40年的开发研究和实验验证,已经进入实用阶段[1]。
特别值得注意的是,近十几年来金属超塑性已在工业生产领域获得了较为广泛的应用。
一些超塑性Ti合金、Al合金、Mg合金以及黑色金属等以其优异的变形性能和材质均匀等特点,在航空航天以及汽车的零部件生产、工艺品制造、仪器仪表壳罩件和一些复杂形状构件的生产中起到了不可替代的作用[223]。
下面分别对超塑性材料发展; SPF和SPF/DB的技术特点;其应用现状及发展趋势四方面加以论述。
1 超塑性材料的发展超塑性材料是超塑成形和扩散焊接技术发展的基础。
到目前为止,已发现200多种金属和合金具有超塑性,不过可用于实际生产的只有少数材料,以钛合金、铝合金和镁合金3种材料为主。
正是由于超塑成形的生产优点明显,所以各国都极为重视超塑性材料的发展。
表1列出了目前已得到应用的常用铝合金和钛合金超塑性材料[425]。
钛合金是最早得到应用的超塑性材料,其技术相对成熟,也是目前应用最广泛的材料。
主要合金有Ti26Al24V、IM I550、IM I834、TiAl和GH4169等材料。
近年来,铝合金是继钛合金之后超塑研究的又一热点之一。
超塑性成形的原理和应用1. 超塑性成形的概念超塑性成形是一种可以在极高温度下并且应力条件下进行的金属塑性变形技术。
它的特点是在高温下，金属材料具有极高的塑性，可以在较小的应力下实现大变形。
超塑性成形主要应用于高温合金的成形加工，如航空航天零部件、发动机叶片和复杂形状的零件等。
2. 超塑性成形的原理超塑性成形的原理是通过改变金属材料的晶体结构和形变机制来实现。
在高温下，金属材料的晶体结构会发生变化，从原来的多晶结构转变为细小的晶粒。
这种细小晶粒的结构使得金属材料在高温下具有较高的塑性。
超塑性成形的变形机制主要有固溶变形机制和晶界滑移机制。
固溶变形机制是指在晶体内部出现位错和断裂，通过位错运动和撤消来实现变形。
晶界滑移机制是指晶界变形的滑移和滑动机制，在晶界上形成高密度的位错和滑移。
3. 超塑性成形的应用超塑性成形的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：3.1 航空航天领域在航空航天领域，超塑性成形可以用于制造各种复杂形状的零部件，如发动机叶片、涡轮盘等。
超塑性成形能够在一次成形过程中实现复杂形状的制造，不仅可以减少后续加工工序，还能够提高零件的质量和性能。
3.2 汽车制造领域在汽车制造领域，超塑性成形可以用于制造汽车车身和车身零部件。
通过超塑性成形，可以使得汽车的轻量化设计成为可能，提高汽车的燃油效率和性能。
3.3 铁路交通领域超塑性成形在铁路交通领域的应用主要集中在制造高速列车的车体和车轮等零部件。
通过超塑性成形，可以使得高速列车具有更好的抗风阻能力和稳定性，提高列车的运行速度和安全性。
3.4 石油化工领域在石油化工领域，超塑性成形可以用于制造各种复杂形状的化工设备，如反应器、换热器等。
超塑性成形能够使得化工设备具有更好的耐腐蚀性和耐压性，提高设备的使用寿命和效率。
3.5 其他领域此外，超塑性成形还可以应用于船舶制造、电子设备制造、科学研究等其他领域。
通过超塑性成形，可以制造出更加复杂和精密的零部件，提高产品的质量和性能。
南京航空航天大学硕士学位论文TC4多层板结构超塑成形/扩散连接工艺数值模拟与试验研究姓名：崔元杰申请学位级别：硕士专业：航空宇航制造工程指导教师：童国权2011-01南京航空航天大学硕士学位论文摘 要超塑成形/扩散连接（简称SPF/DB ）技术是航空航天大型复杂钛合金薄壁结构件制造的主要工艺方法之一，利用该技术制造的钛合金多层板结构设计上满足质量轻、刚性大的要求，工艺上突破传统的钣金成形方法，能够缩短制造周期，减少成本等。
国外已将SPF/DB 技术制造的钛合金多层板结构广泛应用于航空航天领域并取得显著的技术经济效益，目前国内钛合金多层板SPF/DB 技术在制造工艺与应用上与发达国家相比还存在差距，主要表现的工艺问题：三层板结构件面板易出现“沟槽”缺陷，四层板由于扩散连接面积大，若工艺过程控制不当，极易造成扩散连接不充分。
利用CAD 、CAE 计算机辅助设计技术进行结构优化已成为航空航天领域SPF/DB 工艺研究的重点内容之一。
针对上述的工艺问题，本文在TC4多层板SPF/DB 工艺研究中做了以下工作：首先提出了面板与芯板初始厚度比值1r （1r t t =面芯）、扩散连接宽度与面板初始厚度比值2r （2/r b t =面）是影响三层板结构件面板“沟槽”缺陷的两个重要结构参数。
根据三层板SPF/DB 工艺原理设计了模具结构与气路，借助有限元软件MARC 分析了1r 与2r 值对TC4三层板“沟槽”缺陷的影响规律，通过模拟比较得到：当t 面=2mm 时，t 芯=0.7mm ，b =4mm 的三层板结构模拟成形结果最佳。
最后在数值模拟的基础上，采用先DB 后SPF 的方法成功地进行了TC4三层板SPF/DB 试验研究，得到的三层板焊合率高、芯板壁厚分布均匀、面板无“沟槽”缺陷。
结果表明：TC4三层板SPF/DB 工艺中，当结构满足13r ≈，22r =时有利于减少面板“沟槽”缺陷；最佳DB 工艺参数为：温度900℃，扩散连接压力2~3.5MPa ，保压时间3600s ；最佳SPF 参数为：温度900℃，应变速率0.00098s -1，成形时间为2000s ，保压压力2.5MPa 。
超塑成形扩散焊接工艺近况一、什么是超塑成形和扩散焊接大家都知道，咱们的科技发展得飞快，越来越多的技术涌现出来，简直是让人眼花缭乱。
超塑成形和扩散焊接这两个词，听起来高大上，对吧？别担心，咱们慢慢说，肯定让你听明白。
首先说说超塑成形，这玩意儿简单来说，就是把金属材料加热到接近熔点，但又不完全融化，让它变得特别柔软，然后通过施加一定的力，把它拉伸成各种形状。
这种技术最大的好处，就是可以让金属在不损失强度的情况下，成型得又薄又复杂，哪怕是一些以前很难做的形状，也能轻松搞定。
再来说说扩散焊接。
扩散焊接其实就是把两块金属在高温下放一段时间，让它们原子间互相“粘合”，就像是两块小磁铁慢慢靠近，最后紧紧地粘在一起。
关键是，这个过程不需要加任何外部的焊料或者熔化材料，光靠金属本身的温度和压力，两个部件就能完美地连接在一起。
而且呢，焊接的部位非常紧密，几乎跟一个整体没什么区别，完全不会出现常规焊接那种缝隙和不均匀的情况。
二、为什么这两个工艺这么火？这俩工艺为啥这么受欢迎？其实挺简单的。
你看现在的飞机、汽车、电子产品，很多零件都越来越复杂了，要实现轻量化、高强度，传统的加工方式有点吃力了。
而超塑成形和扩散焊接就成了“得力干将”。
比如说，超塑成形可以让复杂的金属零件在保持强度的还能减轻重量，真的可以说是“轻巧又有力”，这对于航空航天、汽车制造等行业简直就是救星。
至于扩散焊接，它特别适合处理那些精密度要求高、受力均匀的连接部位，大家都知道，焊接不好，容易产生裂纹或者虚焊，特别是在高温高压环境下工作的时候，问题就更严重了。
而扩散焊接就能保证这种高可靠性，连接牢固且均匀，简直像是“结婚证”，两个部件永远不会分开。
三、超塑成形和扩散焊接的应用领域大家可能有点疑惑，超塑成形和扩散焊接都能干嘛用呢？其实应用可多了。
航空航天行业就是超塑成形的“大户”。
飞行器、卫星那些精密的金属部件，如果用传统的加工方法，不仅成本高，效率也低。
而超塑成形可以在不浪费太多材料的情况下，做出那些复杂的零件，既轻便又坚固，简直就是为高空飞行量身定做的。
中国航空报/2013年/9月/19日/第T02版工程超塑成形/扩散连接：一种先进钣金轻量化制造技术邵杰许慧元中国古老的民间“吹糖人”艺术，可以使柔软的糖稀在气体的作用下，以几百甚至上千倍的延伸率成形出各种想要的形状。
而这种“超塑性”正是材料的一种特殊属性。
实验表明，具有超塑性的材料在拉应力作用下能伸长几十倍甚至上百倍，不会出现缩颈，也不会断裂。
金属超塑性最早被发现于1920年，Rosenhain等人发现Zn-4Cu-7Al合金在低速弯曲时可以弯曲近180°而不出现裂纹，与普通晶体材料大不相同。
1964年，W.A.Backofen、I.R.Turner和D.H.Avery发表了具有划时代意义的文章《Zn–Al合金超塑性》，在文中最后一段提到“没有什么比能够将聚合物和玻璃成形技术应用到金属中进行成形而更使人惊叹的事情了”，从此揭开了金属超塑成形的序幕。
1968年英国里兰德汽车公司采用超塑成形工艺方法生产了工业用Zn-22%Al共析合金的汽车上盖和车门内板，开创了超塑成形技术的实用先例。
超塑成形工艺按成形介质可分为气压成形、液压成形、无模成形、无模拉拔；按原始坯料形式可以分为体积成形、板材成形、管材成形、杯突成形等等。
其中，在航空航天领域中，应用最为广泛的超塑成形方法是板材气压成形，也称吹塑成形。
吹塑成形是一种用低能、低压获得大变形量的板料成形技术。
通过设计制造专用模具，在模具与板料中间形成一个封闭的压力空间，板料被加热到超塑性温度后，在气体作用下，坯料产生超塑性变形，逐渐向模具型面靠近，直至同模具完全贴合形成预定形状。
具备超塑性的材料包括钛合金、铝合金、镁合金、高温合金、锌铝合金、铝锂合金等。
目前超塑成形技术最广泛的应用是与扩散连接技术组合而成的超塑成形/扩散连接组合工艺技术，利用金属材料在一个温度区间内兼具超塑性与扩散连接性的特点，一次成形出带有空间夹层结构的整体构件。
按照成形构件初始毛坯数量不同可以分为单层、两层、三层及四层结构形式。
超塑成形／扩散连接技术在航空航天的应用与进展现状06014211（南昌航空大学航空制造学院，南昌 330063）摘要大量的工程材料都具有超塑性，以材料超塑性为理论基础的超塑成形／扩散连接技术是先进制造技术的一种，在航空航天等许多工业部门取得了愈来愈多的应用。
超塑成形／扩散连接(SPF／DB)技术关于现代和以后航空航天结构设计和制造有着重要和深远的阻碍，被称为21世纪大型复杂构件的高效费比制造技术。
分析了材料超塑性现象，超塑性变形机理研究进展。
超塑成形／扩散连技术的理论基础。
和超塑成形／扩散连接复合工艺的技术优势、研究进展和应用现状，并展望了超塑成形／扩散连接技术的进展趋势。
关键词超塑性超塑成形扩散连接超塑成形／扩散连接航空制造飞机前言超塑成形(SPF)和扩散连接(DB)技术，在现代航空航天工业进展的推动下，通过30连年的开发研究和验证实验，现已进入有历时期。
SPF和SPF／DB技术已经成为推动现代航空航天结构设计概念进展和冲破传统钣金成形方式的先进制造技术，因此，该技术的进展应用水平也已成为衡量一个国家航空航天生产能力和进展潜力的标志。
SPF/DB技术的研究已开展30余年，20世纪70年代初至80年代初的10年是sPF ／DB的开发研究和实验验证时期。
SPF／DB从实验室小规模基础工艺研究和验证慢慢进展到全尺寸零件的设计、制造和飞行实验。
20世纪80年代初至今是sPF／DB技术的生产应用和深切进展时期，其间SPF／DB工艺的基础研究加倍深切，生产技术取得较大进展[1]。
SPF／DB技术制造出的飞行器整体结构件，不仅能知足设计上的要求，如质量轻、刚性大；而且也能知足工艺上的要求，简化零件制造进程和构件的装配进程，缩短制造周期、减少手工劳动量和降低本钱。
另外，SPF／DB技术还能够制造空心结构件。
SPF ／DB技术在减轻飞行器质量、降低生产本钱方面显示出了庞大的优越性，日趋取得航空航天工业的高度重视。
超塑成形/扩散焊接组合工艺的技术概况与应用李 枫,陈明和,范 平,王荣华,朱丽瑛,周兆峰(南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)摘 要:介绍了超塑材料的发展,概述了超塑成形、扩散焊接及其组合工艺的原理和特点,并指出了此种加工工艺的优缺点。
用超塑等温锻造、板材气胀成形和超塑挤压等超塑成形方法以及用超塑成形/扩散焊接组合工艺方法的国内外应用实例。
展望了超塑性的发展趋势,指出应开发新型的超塑性材料,探索已知材料的低温和高速超塑成形工艺,进一步拓展超塑性的应用领域。
关键词:超塑性;超塑性成形;扩散焊接;应用中图分类号:T G301 文献标志码:A 超塑成形(SPF)和超塑成形/扩散焊接组合工艺(SPF/DB)技术,在现代航空航天工业发展的推动下,经过近40年的开发研究和实验验证,已经进入实用阶段[1]。
特别值得注意的是,近十几年来金属超塑性已在工业生产领域获得了较为广泛的应用。
一些超塑性Ti合金、Al合金、Mg合金以及黑色金属等以其优异的变形性能和材质均匀等特点,在航空航天以及汽车的零部件生产、工艺品制造、仪器仪表壳罩件和一些复杂形状构件的生产中起到了不可替代的作用[223]。
下面分别对超塑性材料发展; SPF和SPF/DB的技术特点;其应用现状及发展趋势四方面加以论述。
1 超塑性材料的发展超塑性材料是超塑成形和扩散焊接技术发展的基础。
到目前为止,已发现200多种金属和合金具有超塑性,不过可用于实际生产的只有少数材料,以钛合金、铝合金和镁合金3种材料为主。
正是由于超塑成形的生产优点明显,所以各国都极为重视超塑性材料的发展。
表1列出了目前已得到应用的常用铝合金和钛合金超塑性材料[425]。
钛合金是最早得到应用的超塑性材料,其技术相对成熟,也是目前应用最广泛的材料。
主要合金有Ti26Al24V、IM I550、IM I834、TiAl和GH4169等材料。
近年来,铝合金是继钛合金之后超塑研究的又一热点之一。
许多学者对于铝合金的超塑变形力学行为、变形过程中的组织演变以及变形机制对材料超塑性的影响等问题进行了深入研究[6]。
与铝基复合材料相同,镁基复合材料也可获得高应变速率超塑性。
且研究表明,镁基复合材料在高应变速率下更有希望获得较好的超塑性能。
2 SPF和SPF/DB技术机理和特点2.1 超塑成形技术(SPF)人们发现几乎所有的多晶体材料在合适的温度和应变速率下能形成足够细小的晶粒组织,并表现出足够高的抑制晶粒长大的能力,因而呈现出较高的拉伸应变(延伸率超过100%,甚至可达1000%[7])。
此后,人们开始利用材料的这一特性(即超塑性)来作为一种工艺手段用于实际生产。
目前,钛合金的超塑成形是全球公认的标准化工业技术,图1所示为典型的SPF工艺过程。
推导出阀体在高温高压工作环境中的形变规律,解决了传统的热力学计算方法难以处理的问题,进一步提高了设计优化的效率。
由此证明在Pro/Me2 chanica环境中进行热力学分析是一种极其有效的设计方法,对生产实践有着重要的指导意义。
[参考文献][1]祝凌云,李斌.Pro/EN GIN EER运动仿真和有限元分析[M].北京:人民邮电出版社,2004.[2]R.D.库克.有限元分析的概念和应用[M].何穷译.北京:科学出版社,1981.[3]李开泰.有限元方法及其应用[M].西安:西安交通大学出版社,1984.作者简介:余谧(19752),工程师,研究方向为机电一体化, CAD/CAM/CA E技术。
收稿日期:2007年10月10日责任编辑 吕德龙・7・《新技术新工艺》・热加工工艺技术与材料研究 2008年 第4期表1 常用铝合金和钛合金超塑性材料合金牌号成分(质量分数%)超塑温度/℃延伸率(%)m 值铝Supral Al -6Cu -0.4Zr -0.3Mg400～48018000.45～0.77575Al -5.5Zn -2.0Mg -1.5Cu -0.2Cr 510～53014000.5～0.85083Al -4.7Mg -0.7Mn -0.15Cr 480～5506700.4～0.658090Al -2.5Li -1.2Cu -0.6Mg -0.1Zr 500～54010000.4～0.62090Al -2.7Cu -2.2Li -0.7Mg -0.12Zr 510～5308000.4～0.6Weldalite Al -4.8Cu -1.3Li -0.4Mg -0.4Ag -0.14Zr 470～53010000.451420Al -2.1Li -5.5Mg -0.12Zr -0.2Si 470～5306000.41钛TC4Ti -6Al -4V900～98015900.75TA19Ti -6Al -2Sn -4Zr -2Mo870～9705380.67IMI834Ti -5.8Al -4Sn -3.5Zr -0.5Mo -0.3Si -0.05C 940～9904000.6TA2Ti -4Al -4Mo -2Sn -0.5Si 810～93016000.48～0.65SP700Ti -4.5Al -3V -2Fe -2Mo750～8307000.5～0.55图1 钛合金气胀SPF 过程 按照实现超塑性的条件(组织、温度、应力状态等)分类,主要有3类超塑性:细晶超塑性、相变超塑性和其它超塑性。
而实际生产中应用最广泛的是细晶超塑性。
一般来说,SPF 技术有3种基本成形方法:即阴模成形、区域成形和阳模成形,其中应用最普遍的是阴模成形。
2.2 超塑成形/扩散焊接组合工艺(SPF/DB )利用被连接的表面在不足以引起塑性变形的压力和低于被连接工件熔点的温度条件下,使接触面通过原子间相互固态扩散而形成连接的方法叫做扩散焊接。
图2所示为扩散连接机理。
图2 钛合金扩散焊接原理对于某些合金而言,SPF 和DB 技术条件和工艺参数具有兼容性。
因此有可能在构件研制中把2种工艺组合在一个温度循环中,同时实现成形和连接,制出利用常规工艺难以制备的形状各异的整体结构件。
即超塑成形/扩散焊接组合工艺(SPF/DB )。
2.3 超塑成形、扩散焊接及其组合工艺技术特点2.3.1 优点1)工艺简单,可操作性强。
传统工艺往往比较复杂,不易控制或对控制要求较高,而超塑成形和扩散焊接工艺流程简单、工艺参数易控制、质量稳定、合格率高。
2)焊接接头质量好。
扩散焊接接头的显微组织和性能与母材接近或相同,在焊缝中不存在各种熔化焊缺陷,也不存在具有过热组织的热影响区,其主要工艺参数(温度、压力、时间、表面状态和气氛)易于控制,即使批量生产接头质量也是稳定的。
3)零件变形小。
由于工件多数是整体加热,随炉冷却,故零部件整体变形很小。
4)可加工大型零件。
由于成形和焊接压力较低,在加工大型零件时所需设备的吨位不高,易于实现。
采用气体压力加压成形和扩散焊时,很容易操作。
5)成形及焊接面广。
由于热变形小,可成形和焊接结构复杂、厚簿相差较大、精度要求高的零件。
2.3.2 缺点1)对扩散焊而言,零件待焊表面的处理和装配的要求较高。
2)热循环时间长,生产率低。
在某些情况下会产生一些副作用,如母体晶粒可能过度长大。
3)由于热加工时,合金在高温下能与氧、氢强烈反应,使成形工件表面性能恶化。
因此,在SPF/DB 过程中必须对材料进行高温保护。
保护方法有图3 SPF/DB 专用成形设备3种:真空保护、涂料保护和氩气保护,工业生产中往往同时采用,以达到最佳效果。
4)设备一次性投资大,而且成形及焊接工作的尺寸受・17・《新技术新工艺》・热加工工艺技术与材料研究 2008年 第4期到设备的限制。
图3为我院研制的SPF/DB专用成形设备。
3 SPF和SPF/DB的应用实例3.1 超塑成形的应用目前,超塑成形已经在许多方面得到了应用,其作为一种新的材料成形技术,尤其对钛合金等零件更能充分显示其优点。
普通方法难以加工的零件,利用超塑成形可以加工,且质量稳定、成本低廉。
3.1.1 超塑等温锻造等温锻造是在一定条件下利用材料超塑性状态完成的锻造。
锻造时,加热模具,使模具与坯料在成形中始终保持相同的温度,从而保证金属能在超塑状态下按一定速率变形,得到成品工件。
优点是成品工件无需精加工,成形性好,成本低并且可降低对成形设备的要求[829]。
近年来美国普拉特・惠特尼公司采用称为“GA TOR-IZIN G”的等温锻造工艺生产了航空发动机的压气机盘[4]。
国内已锻出了带有密排轴向叶片的钛合金涡轮盘和没有焊缝的整体钛合金高压球罐,使生产率提高几十倍到二百倍,成本降低到原有成本的1/8～1/10[10211]。
3.1.2 板材气胀成形超塑气胀成形是由前苏联发明,并于1975年获得专利。
主要用于制造复杂形状的盒形件,它具有下列优点。
1)复杂形状一次加工成形;2)加工零件尺寸不受限制,工装简单不需机床,只要1个凹模(有加热器)和1个密封盖即可;3)成形压力小,模具可采用廉价材料;4)由于是低速成形,不会产生残余应力[12]。
前苏联和美国用此方法制造了钛合金压力容器及钛合金板材的壳体。
国内此类钛合金超塑产品包括航天工业中的卫星部件、导弹外壳、推进剂贮箱、抛物面雷达天线、整流罩、球形气瓶、圆形容器、波纹板、各种梁和框结构以及发动机部件和火箭气瓶等[13]。
3.1.3 超塑挤压成形近年来,国内外逐步重视了超塑性挤压成形工艺的开发与应用,该工艺又叫做等温挤压,是将材料加热到超塑性温度并使其陆续通过挤压模受压而成形的一种加工方法。
其优点是中间热处理等辅助工序简单,挤压件组织均匀,无残余应力。
国内某研究所利用这种方法制成了整体涡轮中的叶片,重量减轻1/2,成本下降1/4,且使用效果良好[14]。
3.2 超塑成形/扩散焊接组合工艺的应用20世纪70年代,美国洛克威尔公司发明了该技术。
由于这种技术具有使制品一体化,并且能减轻结构质量15%～40%,降低生产成本30%～50%,所以非常适合于加工复杂形状的零件,特别适用于航空发动机、飞机等航空航天产品的制造上。
例如美国生产的F-15战斗机上有较大钛合金SPF/DB结构件约100个;欧洲四国联合研制的最新战斗机EF-2000前机身大部分结构为SPF/DB 构件;Rolls-Royce公司采用SPF/DB技术研制出2代钛合金宽弦无凸肩空心风扇叶片曾成功应用于“瑞达”发动机上;俄罗斯和日本的多种国产航空航天器零部件也应用此技术。
这些国家钛合金SPF/ DB结构件应用情况见表2[15～18]。
我国于20世纪80年代就已跟踪了这一先进技术,并不断开发其应用潜力。
近年来,已步入实用化阶段,能够批量生产飞机框段、电瓶罩盖和发动机维护口盖等部件,如表3[15]所示。
表2 国外钛合金SPF/DB结构件应用情况应用机种应用部位主要经济指标Mirage-2000战斗机垂直尾翼、机翼前缘延伸边条减重12.5%EF-2000战斗机前缘缝翼、进气道、后机身下整流片减重10%～20%阵风战斗机前缘缝翼减重45%,降低成本40%狂风战斗机机身框架、隔热罩、进气道、热交换导管降低成本30%～70%F-15战斗机隔热板、后机身上部钛外壳、起落架舱门、发动机喷口减重72.6kgB-1B轰炸机风挡热气喷口、短舱隔框舱门减重50%,降低成本40% B-1轰炸机短舱框架、检修舱门减重31%,降低成本50% F-18战斗机20多种SPF、SPF/DB件A H-64武装直升机防火隔板减重10%,降低成本40% F-14战斗机前置翼(4层结构)减重10%,降低成本25% MBB公司发动机隔框,卫星推进剂箱体降低成本25%～40% HarrierAV-8B战斗机检修口盖减重12%A330,A340客机口盖,密封罩,管形件,驾驶舱顶盖减重45%・27・《新技术新工艺》・热加工工艺技术与材料研究 2008年 第4期表3 国内钛合金SPF/DB结构件应用情况构件名称结构特点主要经济指标某机框段件钛合金SPF/DB工艺代替热成形工艺减重8.8%,降低成本47%舱门 钛合金SPF/DB件代替铝合金铆接件,零件数由52件减少到22件,紧固件从840个减少到103个减重15%,降低成本53%电瓶罩钛合金SPF/DB件代替不锈钢件减重47%,降低成本50%发动机维护口盖钛合金SPF/DB件代替铝合金铆接件减重20.5%,降低成本55%某机整段框(主承力框)框分为6段,全部用钛合金SPF/DB件减重12%,降低成本30%4 SPF和SPF/DB的发展趋势目前,SPF和SPF/DB技术虽然已进入工程应用阶段,并已展示出巨大的技术经济效益,但钛合金超塑性应用领域仍以航空航天等军工业为主,与其他新兴技术一样,仍然需要不断开发其在其他工业领域中的应用。
