近年来随着材料科学的发展以及能源危机的冲击，航空航天工业对高强度、高弹性模量、低密度、耐高温的新型结构材料的需要越来越迫切。

钛是20世纪50年代发展起来的一一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被各国重点关注。

钛合金发展史

第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的TI-6AI-4V合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该合金使用量已占全部钛合金的75%~85%。其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V合金的改型。

20世纪50~60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。

随着钛合金技术的不断发展，新型钛合金便成为近年来世界各国的研究热点。钛合金具有密度小、强度高、耐高温和抗腐蚀性好等优点，在航空航天领域中获得了广泛的应用。

不过由于钛合金在焊接等加工工艺上存在极大的难度，其一般只用于作战飞机等国防高技术武器中，美国在80年代以后设计的各种先进军用战斗机和轰炸机中，钛合金用量已经稳定在20%以上.如第三代战斗机F15钛合金用量占27%，而第四代战斗机F22钛合金用量占41%。

激光成形技术的诞生

大型整体钛合金结构件用量的高低已成为衡量国防装备技术先进性的重要标志之一。传统的钛合金零件制造主要依靠铸造和锻造，其中铸造零件易于大尺寸制造，但重量较大且无法加工成精细的形状。

美国早在90年代就想出了利用激光成形技术来制造大型整体钛合金结构件，钛粉通过同轴喷嘴喷入激光束里并沉积在一块基板上.这块基板在计算机控制下前后水平移 动，部件就逐层堆积出来。整个过程宛如‘变形金刚’”——激光成形即为广义上“3D打印”技术的一种，术语称之为增量制造。

音和格鲁曼两公司估计，激光成形技术将使交货时间缩短75%，飞机结构件的制造成本降低20%,，减少了材料用量和投资.如果一切按计划进行。

中国激光成形技术多牛

但是美国研究了近30年，一直都没有彻底掌握这项技术，而来自北京航空航天大学的王华明教授率先掌握了飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术。

王华明的这项研究成果使得中国成为迄今世界上唯一掌握高性能大型金属零件激光直接制造技术并实现工程应用的国家。

在2013年的一次展会上，还首次公开展示了某型战机的大型钛合金零件。中国目前已经用激光直接制造30多种钛合金灯大型复杂关键金属零件在大型运输机、舰载机、C919大型客机、歼击机等7型飞机中装机应用，解决型号研制“瓶颈”，使中国成为迄今世界上唯一掌握高性能大型金属零件激光直接制造技术并实现工程应用的国家。

目前，激光3D成形技术具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力。中国歼-15、歼-31和歼-20战斗机都使用了激光3D打印技术。

2013年1月18日，国务院向“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”颁发国家技术发明奖一等奖。王华明院士更自豪地表示，飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术，中国至少领先了美国5年。

也让我们向王华明院士致敬，正是因为中国拥有他们这些国之利器，中国才可以屹立于世界之林。

资料来源：

《美国海军将对激光成形技术进行评估》孙洪志 《稀有金属快报》 2000年04期 期刊

《中国展示世界最大战机3D打印钛合金零件》环球网