1、文件编号：KG-A0-4749-37国外高能束流加工技术的发展概况 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行 具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或 活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。高能束流加工技术是当今制造技术发展的前沿领 域，是武器装备研制中不可缺少的特种加工技术。高 能束流加工技术是利用以光量子、电子、等离子体为 能量载体的高能量密度束流对材料和构件进行加工。 它是一个典型的多学科交叉领域,研究内容极为丰富, 涉及光学、电学、热力学、冶金学、金属物理、流体 力学、材料科学、真空学、机械设计和自动控制以及 计
2、算机技术等多种学科。它的主要技术领域有激光束 加工技术、电子束加工技术、离子束及等离子体加工 技术以及高能束流复合加工技术等。一、国外高能束流加工技术的发展概况美、日及 西欧的发达国家在七八十年代就将高能束流加工技术 做为先进制造技术的重要组成部分列入相应的工业发 展计划，并先后成立了相应的开发研究机构。日本大 阪大学、德国阿亨大学的焊接研究所、英国焊接研究 所、法国焊接研究所以及乌克兰巴顿焊接研究所等均 有高能束流加工研究中心。通过对上述研究中心的考 察及资料研究，可看出高能束流加工技术在未来的发 展趋势。（）电子束加工技术电子束加工技术的主要应用 是电子束焊（EBW）,经过30多年的发展，
3、现已成为较 成熟的技术，处于平稳发展、扩大应用阶段。目前的 研究工作集中在焊缝实时跟踪、电子束加热温度场计 算机模拟计算、大功率二极枪的研究（间热式阴极、高 压放电保护）、电子束能量密度测试、电子束焊接专家 系统等方面，在应用研究方面，主要是对大气条件下 电子束焊接的设备和工艺的研究以及电子束焊接大厚 件的研究。另外在电子束加工设备开发中，采用了体 积更小的高压电源，并采用当代先进的计算机控制以 及工业电视监控等技术，使商品化的EBW设备外形更 美观，操作更方便。电子束物理气相沉积（EB-PVD）技 术在航空发动机制造业日益受到重视。俄罗斯、乌克 兰等国先后把该技术用于航空发动机叶片的热障涂层
4、 以及叶片的制造、金属材料的制备等方面。值得一提 的是，乌克兰巴顿焊接所的（EB-PVD）设备已形成了实 验室型、中试生产型和批生产用的系列产品；俄罗斯 库兹涅佐夫设计局自1978年起开始将该技术应用于 HK系列发动机叶片的生产上，并在其批生产厂安装了 三台设备。现在这一技术日益得到西方的重视，例如 美国P&W公司与乌克兰巴顿焊接所成立了该项技术的 合资公司，以尽快在美国推广该项技术。（二）激光加工技术10年前激光在工业上的主要 应用还是切割（激光加工机的70%以上用于切割）和制 孔，而近年来，激光焊接成为热点。薄件焊接主要用 于宇航业及汽车业，而激光焊接大厚件将主要用于核 工业、造船、石油、
5、军用车辆、越野车等方面。英国 焊接研究所和法国焊接研究所正针对激光焊接大厚件 进行联合研究，即45KW CO L2激光焊接,焊接钢厚 度的期望值是50mmo目前，在等离子+激光复合焊接， 氮弧焊+激光复合焊接，激光质量检测技术基础（如温 度场、等离子体监测等）等方面，对激光加工技术的机 理开展了研究工作。在应用方面，主要利用激光焊接 镀锌板、铝板、核电站散热管、高压气瓶、输油管道 等，激光切割的应用领域及材料范围也越来越广。激 光加工设备在工业上用的最多的是横流4-6KW C0_2 加工机，它正向着几十千瓦的大功率方向发展。近年 来开发的扩散冷却C0_2板条激光器具有成本低、效 率高、质量好的
6、优点，具有广泛的应用前景。YAG激光 器脉冲式的最大功率是1KW,连续式的最大功率是4KW, 正在发展中的双管YAG激光器预计到1998年可达5KWo 另外，半导体激光器的成本低、寿命高，不久将在汽 车等工业生产线上得到应用。在激光冲击硬化中，使 用调质YAG激光器，而铜蒸激光器最初是用于分离同 位素元素的，它将非常适合激光冲击硬化等工艺。（三）等离子加工技术近代高技术的发展，尤其是 航空、航天高技术发展的需求牵引，给等离子加工技 术注入了活力。等离子切割、等离子焊接、等离子喷 涂以及等离子体源离子注入和离子刻蚀技术都得到迅 速发展。国外对等离子体加工技术的研究和应用给予 了很大重视。俄罗斯新
7、西伯利亚科学分院对等离子射 流的研究很深入，推动了等离子矩的发展，并且研制 了等离子设备软件。乌克兰巴顿焊接研究所在超音速 火焰喷涂、微束等离子喷涂、爆炸喷涂等方面开展了 大量的研究、应用工作。90年代后，等离子束流加工 技术又从航空、航天动力装置特殊功能涂层的真空喷 涂，发展到制备特种整体机构件，即等离子喷涂成形 技术。预计，等离子加工技术在进入21世纪后将会有 新的发展。 二、我国高能束流加工技术现状、与 国外的差距及应采取的对策60年代，为了加强对高能 束流加工技术的研究，经国防科工委批准在中国航空 工业总公司第625研究所建立了”高能束流加工技术 国防科技重点实验室，开始了国内高能束流
8、加工技术 的研究。该实验室集激光加工技术、电子束加工技术 和等离子体加工技术于一体，是我国唯一同时拥有三 束加工技术的研究单位。它的建立给我们创造了一个 良好的研究环境，将对我国高能束流加工技术的发展 起巨大的推动作用。”高能束流加工技术重点实验室” 的三个专业（激光、电子束、等离子）在过去三十多年 时间里，无论是在机理研究还是在应用研究方面都开 展了大量的工作，为我国高能束流加工技术发展作出 了很大的贡献。其成果在我国新型航空动力装置的研 制和生产应用中得到了有价值的应用。如电子束焊接 用于宇航工业，激光切割、激光热处理、激光表面改 性等用于汽车和冶金工业，等离子喷涂、离子刻蚀等 也在很多部
9、门得到应用。再如激光打孔技术，解决了 当前高性能发动机叶片上成千上万个气膜冷却孔的加 工问题，使涡轮前温度提高3003500 发动机推力 提高20%30%；优质电子束焊接解决了新型航空发动 机压气机整体转子、燃烧室、大厚件钛合金机匣等的 焊接关键技术，省去了大量机械连接，减轻结构重量 10%20%；等离子喷涂技术用在发动机的热障涂层及 封严涂层中，提高了发动机的性能。我国高能束流加 工技术与世界先进水平相比，差距还很大。表现在：（1）基础研究不够深入，人员素质较低，研究水平还不咼；（2）质量控制技术研究的少，手段欠缺；（3）科研设备总是处于落后状态；（4）工程应用的转化速度较慢。上述因素会影响
10、我 国高能束流加工技术的发展，我们必须采取切实可行 的措施，积极克服困难，努力跟踪世界先进水平，缩 小差距。具体措施如下：1 结合研究工作，开展国际合作，以提高高能束 流加工技术的科研起点。国外发达国家在高能束流加 工技术研究方面有很多成功经验和先进的手段，因而 结合我们的研究方向，与其开展合作，可使我们在短 期内掌握世界发展新动向，提高科研起点。2根据”需求牵引，科技进步推动，有所为，有所 不为”的方针，开展重点方向的基础及应用研究。高能 束流加工技术的研究领域及应用方向很广，但国情（经 费、时间等）不允许我们的研究工作面面俱到，必须根 据工业部门特别是国防工业的需求制定相应的应用技 术研究
11、方向，同时开展一些必要的基础研究作为技术 储备。3.实行”开放、流动、联合”的运行机制。”高能束 流加工技术重点实验室”是开展高能束流加工技术研 究的基地，只有实行开放、流动、联合的运行机制才 能真正发挥其作用，吸引其他研究院所、学校的有志 之士来此开展研究，做到优势互补，使我国高能束流 加工技术整体水平得到提高。三、我国高能束流加工技术的研究方向及”高能束 流加工 技术重点实验室八九五”期间的科研工作（）研究方向我国高能束流加工技术的研究方向 主要集中在以下三个方面：（1）新型材料及难加工材料高能束流可加工性及 工艺优化技术研究；（2）.武器装备新结构的激光束、电子束、等离子 束的新加工方法
12、及关键工艺装备研究；（3）提高高能束流束源性能及加工过程控制和质 量监控技术的研究。（二）”高能束流加工技术国防科技重点实验室九五”期间的主要科研工作”九五“期间“高能束流加工技术重点实验室”的主要科研工作是:（1）高品质激光制孔及质量保证技术研究；（2）精密激光焊接技术研究；（3）激光冲击硬化技术研究；（4）激光全息技术用于焊缝质量检测的研究；（5）激光快速成形技术研究；（6）多功能电子束加工技术和集成工艺研究；（刀大厚件电子束焊接技术研究；（8）电子束物理气相沉积技术研究；（9）等离子喷涂高性能涂层技术研究；（10）超音速等离子喷涂技术研究；（11）脉冲等离子弧焊接技术研究；（12）全方位等离子体源离子注入技术研究。请在这里输入公司或组织的名字Enter The Name Of The Company Or Organization Here
