资料图：歼20打开弹舱露出两款新型导弹
从无到有艰难超越——中航工业制造所超塑成形技术发展历程
韩秀全
早在上世纪60年代，在美国超声速巡航飞机计划的刺激和推动下，国外航空工业就率先开展超塑成形技术研究。70年代早期，美国洛克威尔公司首先将超塑成形技术应用于飞机结构件制造中，使钛合金结构件制造工艺发生了深远的技术变革。随后，美国的BLATS计划将钛合金超塑成形、超塑成形/扩散连接技术列为重点研究项目。此后，由英国国防部投资的“战斗机验证计划”(EAP)中，BAE公司完成了先进超塑成形/扩散连接结构制造和试验的研究项目，为EAP验证机提供了龙骨组件等多个部件。在发动机领域，超塑成形/ 扩散连接组合工艺已经成为重要结构制造的关键工艺。
1984年，英国罗·罗公司开始率先采用超塑成形/扩散连接技术研制钛合金宽弦无凸肩空心风扇叶片取代了蜂窝结构，使叶片重量减重15%，大大改善了叶片的气动特性。可以说，美、欧等国的大型国防研究计划对于超塑成形、超塑成形/扩散连接技术的发展起到了至关重要的作用，尤其近年来先进武器装备作战性能要求越来越高，促使钛合金超塑成形整体结构在飞机、发动机、导弹、舰艇等工业领域的应用不断扩大，显示出旺盛的生命力，在已获得的工程应用领域内产生了巨大的技术经济效益。
1980年，中航工业制造所技术人员在翻阅国外杂志的过程中，了解到了一门新的工艺技术——超塑成形技术。该项技术自发明起，短短几年的时间里迅速在欧美大型飞机、发动机公司中蓬勃发展。这对于当时并不景气的国内航空制造业而言，燃起一个新的希望。所领导与技术人员共同探讨、慎重考虑后，确定组建超塑成形/扩散连接技术研究小组。小组成立之初只有几人参加，没有专用设备，更没有相关的技术文献可以参考。年轻技术人员凭借对新技术的一腔热血和执着开展了研究。对当时仅有的一台压力机床进行改装，自行研制添加了设备液压系统、加热系统以及气源系统。
由于当时国内耐火材料研制水平不高以及研究经费的限制，使超塑成形设备的核心部件——加热平台无法采用达到国际上普遍的陶瓷加热平台要求。经过几轮讨论及试验验证最终确定采用便宜的耐火空心炉砖+电阻丝代替陶瓷加热平台，取得了较好的升温效果，直至国内自研成形设备还在沿用这种加热方式，设备升温过程稳定。就在这样一台简陋的设备上，技术人员开始了钛合金超塑成形/扩散连接技术的研究之路。经过近十年的时间，研究小组边摸索，边学习，开展了大量基础工艺试验研究，逐步掌握钛合金、铝合金、高温合金等不同材料超塑性基础性能，开展扩散连接基础工艺以及钛合金两层、三层、四层结构件的超塑成形/扩散连接技术，掌握成形规律，研制了典型结构件。
90年代初，研制开发了第一个钛合金两层结构件—机翼检修口盖，与传统的焊接、铆接结构相比，重量大大减轻。随后开展某型飞机框类零件研制，研制出当时国内第一个大尺寸框结构，取代原铸造+机加制造技术。材料利用率大大提高，减重效益突出，研制过程中掌握宝贵的第一手材料性能和工艺参数数据，为后续工作开展夯实了理论基础，积累了试验经验。
1990~1995年间，国内最初开展这项技术研究的200多家研究单位都纷纷下马或转行。制造所坚持“把火种留下”，确立了“以预研为先导，以型号应用为重点，尽快实现工程化，建立我国超塑成形/扩散连接技术研发中心”的发展思路。“八五”期间，制造所负责“钛合金超塑成形/扩散连接夹层结构工艺研究”课题的主要研究工作，对三层、四层、五层钛合金夹层结构的制造工艺、力学性能进行了系统地研究，解决了夹层结构制造工艺中毛坯制备、进气、表面沟槽控制等技术难题，成功地研制了较大尺寸、内部结构复杂的各种多层空心夹层结构，相关工艺和设备研究成果分别荣获部级科技成果奖。
