先进航空板材成形技术在武器装备和航空航天领域具有重要作用，是衡量军事力量和科技水平的重要技术之一。从航空制造角度来讲，每架战斗机上的板材零件超过1万件，轰炸机上板材零件数量达到4万件以上，而大型客机的板材零件数更在6-8万件之间，约占到飞机整体零件数量的50%以上。而板材零件的加工时间却仅为整体零件制造的20%，这在一定程度上反映出先进航空板材成形技术的应用价值和效率。
1.超塑成形/扩散连接技术
1.1超塑成形/扩散连接技术的应用价值
超塑成形/扩散连接技术可以在材料处于特定温度区间内借助热循环完成超塑成形和扩散连接作业，从而制造出带有空心夹层结构的板材，不仅可以体现出整体成形效果，具有一定的自由度，也可以减轻残余应力，降低飞行器的重量，从而合理控制成本，提升飞行器制造效率。目前，超塑成形/扩散连接技术被称为现代航空工作的开创性技术，主要应用在飞行器壁板、舱门、叶片等方面，是零件生产的重要技术之一。
1.2超塑成形/扩散连接技术的具体应用
超塑成形/扩散连接技术在应用中经历了由小到大的变化，之前主要应用在小型构件上，目前已经扩展到大型设备和构件中，比如说美国的F-22飞机后机身的主要材料就是8块高强钛合金SPF/DB隔热板，这是利用超塑成形/扩散连接技术生产的材料，能够降低机身零件数量，为飞机的生产与维修等提供便利。另外，B-2飞机上的钛合金SPF/DB零件尺寸为1200mm×3600mm，厚度为6.3mm，对比以往飞机不仅降低了飞机重量，加快了审查速度，也提升了材料的热防护性能，提升了技术应用价值。另外，英国一家航空公司将超塑成形/扩散连接技术应用到飞机发动机中，利用该技术研制钛合金宽弦空心风扇叶片，能够降低叶片30%-40%的重量，大约每台发动机的叶片数量为26片，预计减重90kg，这不仅有利于降低发动机能耗和噪音影响，也指明了发动机领域的研究新方向，可以为未来航空制造和发动机优化等奠定基础。超塑成形/扩散连接技术也应用在导弹领域，以此降低导弹舱的强度和刚度，符合轻量化标准，从而满足高速和大过载等飞行需求，为新型导弹的研制提供助力。
2.整体壁板成形技术
2.1喷丸成形技术的应用
整体壁板成形技术应用主要分为两种形式，分别为喷丸成形技术和蠕变时效成形技术，主要应用在飞机机翼和机身壁板类构件制作中。喷丸成形技术利用高速弹丸撞击金属板材表面，金属材料在物理作用下出现延伸等形变现象，进而满足成形效果。另外，喷丸成形技术不需要使用成形模具，能够形成残余应力层，产生抗疲劳性能，目前较好地应用在飞机机翼壁板制造中。但喷丸成形技术应用中容易出现局部变形情况，可以将数字技术与喷丸成形技术相结合，利用科学技术设备提升成形精度，此时壁板喷丸一次合格率为100%，加工时间缩减至2小时，尤其是机械加工代替人工作业形式，可以极大地提升零件制造效率，为喷丸成形技术的应用奠定基础。目前，北京航空制造工程研究所已经就喷丸成形技术具体应用情况进行分析，在马鞍形和扭转外形预应力喷丸成形技术等方面实现突破，成功制造出超临界机翼整体壁板，为航空航天板材技术创新提供助力。
2.2蠕变时效成形技术的应用
蠕变时效成形技术是利用金属蠕变特性将成形与时效强化同步进行的一种成形方法。与喷丸成形技术相比，时效成形技术具有残余应力小、表面质量高和工艺重复性好等优点。其是将成形和材料时效强化同时完成，可有效降低零件制造周期和成本，在机翼上壁板和焊接整体壁板具有一定技术优势。如A380飞机机翼壁板就采用了该项技术，成形后零件外形贴合度小于1mm。另外，将蠕变时效成形技术用于焊接整体壁板成形中，在成形零件外形的同时，可达到消除焊缝残余应力、提高零件疲劳寿命的效果。
3.柔性多点模具蒙皮拉形技术
柔性多点模具是由一系列高度可调、规则排列的小冲，在应用中采用离散点来拟合模具的三维型面。相对于传统固定模具，柔性多点模具的成形方法可以成形多个零件，减少固定模具的使用量，从而降低产品研制成本、减小模具库存。模具型面快速形成，可缩短零件研制周期，以实现新产品快速研制的目的。美国多家公司在上世纪末就已经开始合作俺就柔性多点模具蒙皮拉形技术，并研制出一套台面尺寸为304.8mm×1828.8mm的工程化应用柔性模具系统，在美国某空军修理厂完成了工程验证，取代了该厂49%的固定模具。目前，柔性多点模具蒙皮拉形技术的应用范围不断扩大，在成本控制、轻量化、施工工艺等方面展现出一定优势，北京某航空航天研究所也研制出了该模具，并顺利投入使用。不过，柔性多点模具蒙皮拉形技术具有融合特质，目前在数字化技术影响下构成了蒙皮数字化拉形系统，获得了数字技术支撑和保障，为技术应用和推广提供便利。
4.旋压成形技术
旋压成形技术作为一种连续局部逐点变形的塑性加工工艺，具有无屑加工、柔性好、成本低廉等优点，适合加工多种金属材料，可以快速成形薄壁回转体零件。美国“战斧”式巡航导弹舱段、发射装置及发动机壳体、“民兵”洲际导弹发动机壳体喉型火箭内衬、“大力神Ⅲ”的助推器发动机壳体、“毒刺”导弹发动机壳体等都采用旋压技术加工。将旋压技术用于航空发动机机匣和罩体制造，可以在确保零件材料性能与锻件相当的情况下，大大提高材料利用率，降低零件制造成本。近年来，将旋压技术与先进焊接技术结合用于制造大型整体零件成为一种趋势。美国航空航天局（NASA）与洛克希德•马丁公司合作，利用搅拌摩擦焊和旋压成形组合技术研制出了直径达5.5m，深度达1.6m的2195铝锂合金火箭液体燃料罐圆顶。这项新技术使用了比普通铝合金质量更轻，强度更高的铝锂合金，不仅能够提高零件强度而且能够有效降低未来火箭液体燃料罐的重量，具有很高的技术与经济效益。
结语：先进航空飞行器对高强、轻质、长寿命和耐高温等结构的需求越来越高，航空板材成形技术与结构设计、材料、分析测试以及其他制造技术的结合将越来越紧密，未来轻量化整体构件成形技术在航空装备制造中的地位和作用越来越突出，轻质、高效、耐高温新材料制备及构件成形一体化技术将作为提高新一代航空装备性能的重要手段，与先进焊接技术的结合，突破了板材尺寸和设备台面尺寸的限制，使大型构件的制造成为可能。与数字化技术的相互渗透与交叉融合，将极大推动航空板材成形技术的发展。另外，先进航空板材成形技术的应用也需要考虑到成本因素，这是影响技术应用效率的关键，需满足对应经济性和功能性需求，不断创新与优化先进航空板材成形技术，扩大技术范围，提升航空航天、武器装备等领域的制造水平。
参考文献：
[1]李军兆,孙清洁,于航.高性能钛合金先进成形技术研究现状[J].钢铁钒钛,2021,42(06):17-27.
[2]孙宇飞,赵长财,杨盛福,杨卓云.AA7075板材热处理的增塑机制及成形性能[J].中国机械程,2020,31(17):2128-2136.
