近日，航天江南航天風華公司申報的集團公司工藝振興課題項目《鎂合金結構件增材制造技術研究》順利通過驗收，實現鎂合金選區(qū)激光熔化成形技術在航天領域首次工程化應用。
選區(qū)激光熔化成形技術作為3D打印技術的一個分支，長期以來廣泛用于鋁合金、鈦合金、高溫合金、不銹鋼等金屬領域，但在鎂合金領域的技術研究及應用尚屬匱乏。
“鎂合金是航空航天等工業(yè)領域的理想材料。”航天風華公司工藝部副主管工藝師石海介紹說：“因為鎂合金的密度在所有金屬及合金材料中是最小的，與常用的鋼鐵和鋁合金材料相比，在同等強度和剛度下，重量更輕。雖然易于切削加工、優(yōu)良的抗震性、導熱性和電磁屏蔽性能，讓鎂合金在航空航天等工業(yè)領域有著廣闊的應用前景，但是傳統(tǒng)的成形方法難以滿足航空航天設備越來越復雜的結構件外形。”
近年來，隨著3D打印技術的迅速發(fā)展，加上這項技術不受打印零件外形復雜程度的約束，這為航空航天領域使用復雜鎂合金結構件成形提供了重要的解決途徑。
3D打印技術是一項新興技術，鎂合金也是一種高活性輕合金，目前國內外對鎂合金3D打印的研究都比較少。課題組能否解決鎂合金3D打印技術長時間成形過程中存在的難點問題，實現鎂合金3D打印技術工程化應用，成為課題研究的關鍵。其中解決鎂合金3D打印的安全控制技術難題和煙塵污染問題成為重中之重。
由于鎂是一種非常活潑的元素，具有易燃的性質，特別是在微粒狀態(tài)下，高溫鎂合金遇氧和靜電極容易燃燒，遇水則會產生強烈的反應，產生氫氣和熱量，也容易導致燃燒和爆炸。同時，鎂的熔點與沸點都很低，液態(tài)鎂合金在高溫條件下極容易蒸發(fā)，遇冷則會凝結成超細鎂粉，形成的煙塵像霧霾一樣懸浮在空氣中，存在爆炸風險。
“我們構建了一套安全防控技術，同時對打印過程中的成形機理進行充分研究，目前已經實現連續(xù)220個小時不間斷的打印?！笔：蛨F隊一起反復論證了多個方案，最終摸索出了一套既符合工藝要求，又能滿足安全和環(huán)境需求的方案，成功解決了鎂合金選區(qū)激光熔化成形技術過程中安全控制、煙塵污染等難題，探索出了鎂合金3D打印工藝參數。
旋轉尾翼是一項對產品重量和力學性能都要求非常高的產品。相比鋁合金滿足力學性能要求，但產品重量超標，鑄造鎂合金重量要求達標，但力學性能不符合要求，公司利用鎂合金選區(qū)激光熔化成形技術成功生產出各項指標均符合要求的旋轉尾翼，并實現了工程化應用，這也成為檢驗該項技術最終取得成功的一把標尺。
航天風華公司基于鎂合金打印安全控制技術申報的論文榮獲集團公司安全生產論文二等獎，基于鎂合金選區(qū)激光熔化成形技術研究成果，公司參加了由中國科學院和深圳市人民政府聯(lián)合主辦的全國第二屆“率先杯”未來技術創(chuàng)新大賽，獲深圳賽區(qū)提名獎，同時研究成果被收錄至大賽優(yōu)質項目庫。
據了解，鎂合金作為典型的輕金屬代表，鎂合金選區(qū)激光熔化成形技術的研究取得成功，不僅可以為開拓鎂合金3D打印市場，讓鎂合金3D打印技術在結構件產品上形成規(guī)模化應用，創(chuàng)造經濟效益和社會效益打下堅實基礎，還可以依托3D打印技術實現鎂合金產品的輕量化優(yōu)化升級，進一步拓展鎂合金的應用范圍。（文/鐘義杉）
