國(guó)外增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析

景綠路

（中航工業(yè)沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所，遼寧 沈陽 110035）

結(jié)合了數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，激光、電子束等高能束流工藝的增材制造技術(shù)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，正在走出實(shí)驗(yàn)室步入實(shí)際應(yīng)用，其發(fā)展前景受到美國(guó)政府和軍方高度重視，并作為支撐振興美國(guó)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略的主要措施得到政府和軍方大力支持。隨著增材制造技術(shù)的日臻成熟，近年來與之相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作也日趨活躍。

1 增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

2002年，美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）發(fā)布了第一個(gè)增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——宇航材料規(guī)范AMS 4999《退火Ti-6Al-4V鈦合金激光沉積產(chǎn)品》，以及與該標(biāo)準(zhǔn)配套的宇航材料規(guī)范AMS 4998《Ti-6Al-4V鈦合金粉末》。為了推動(dòng)軍民融合，上世紀(jì)90年代起，美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)體系中與材料相關(guān)的軍用規(guī)范開始轉(zhuǎn)化為宇航材料規(guī)范AMS。目前，宇航材料規(guī)范已經(jīng)成為美國(guó)軍用航空航天材料標(biāo)準(zhǔn)的主體。增材制造技術(shù)宇航材料規(guī)范的頒布，是該技術(shù)在美國(guó)航空航天領(lǐng)域走向?qū)嶋H應(yīng)用的重要標(biāo)志。2011年，AMS 4999被AMS 4999A代替，新版標(biāo)準(zhǔn)的名稱更改為《退火Ti-6Al-4V鈦合金直接沉積產(chǎn)品》，擴(kuò)大了工藝種類，補(bǔ)充了新的技術(shù)要求，完善了質(zhì)量保證要求等技術(shù)內(nèi)容。

2009年，美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）成立了專門的增材制造技術(shù)委員會(huì)ASTM F-42，下設(shè)試驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)、材料和工藝、人員、術(shù)語等分委員會(huì)。目前，該委員會(huì)包括來自10個(gè)國(guó)家的100多個(gè)成員單位。ASTM F-42已經(jīng)頒布了4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，包括術(shù)語、文件格式等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，正在制訂中的標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)指南，構(gòu)成了較為完整的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)體系和開放的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系，詳見表1。從標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)成上看，該技術(shù)委員會(huì)注重術(shù)語、文件格式、設(shè)計(jì)指南等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)制訂，這既是增材制造技術(shù)領(lǐng)域新概念、新方法數(shù)量眾多的反映，也是該技術(shù)進(jìn)入大范圍應(yīng)用的客觀需要。從正在開展的工作看，近期將會(huì)有較多新的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)頒布，其中大部分是激光和電子束鋪粉熔覆工藝制造的鈦合金和高溫合金產(chǎn)品，這對(duì)我國(guó)相關(guān)技術(shù)的開發(fā)具有一定的借鑒作用。

2011年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）也成立了增材制造技術(shù)委員會(huì)ISO TC 261，下設(shè)術(shù)語，方法、工藝和材料，試驗(yàn)方法，數(shù)據(jù)處理等分委員會(huì)/工作組。ISO TC 261目前有14個(gè)成員國(guó)和6個(gè)觀察員國(guó)，并與ASTM-F42在制訂增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面開展了合作，正在開展工作的增材制造標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。目前，ISO TC 261的一項(xiàng)工作是ISO 17296《增材制造——快速技術(shù)（快速原型制造）》的制訂工作。該標(biāo)準(zhǔn)包括術(shù)語，方法、工藝和材料，試驗(yàn)方法，以及數(shù)據(jù)處理等4個(gè)部分，分別處于新項(xiàng)目建議（NP）和委員會(huì)草案（CD）等標(biāo)準(zhǔn)制訂的前期階段。需要指出的是，快速原型制造是當(dāng)前增材制造技術(shù)應(yīng)用的主要方向，但增材制造技術(shù)應(yīng)用范圍不限于快速原型制造。ISO TC 261正在開展的另一部分工作是將ASTM已頒布的增材制造技術(shù)術(shù)語、文件格式等3項(xiàng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為ISO標(biāo)準(zhǔn)。這3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)進(jìn)入到成員國(guó)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案（DIS）進(jìn)行質(zhì)詢和對(duì)最終草案（FDIS）進(jìn)行投票的階段。但是，ISO TC 261未對(duì)ASTM 已經(jīng)頒布的增材制造產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)ASTM F2924-12進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

表1 增材制造技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目

2 AMS 4999A《退火Ti-6Al-4V鈦合金直接沉積產(chǎn)品》分析

2.1 適用范圍和工藝

Ti-6Al-4V是航空航天領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的中等強(qiáng)度鈦合金，我國(guó)對(duì)應(yīng)的材料牌號(hào)是TC4。

直接沉積是送料（粉、絲）與熔化同步進(jìn)行的增材制造工藝。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的產(chǎn)品用途為機(jī)械加工毛坯或鍛造毛坯。直接沉積的增材制造的鈦合金產(chǎn)品一般在機(jī)械加工后使用，但在美國(guó)也有用于鍛件毛坯再進(jìn)行模鍛改進(jìn)組織和性能的相關(guān)研究報(bào)道。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的填充材料為粉末和絲材兩種，基體材料包括Ti-6Al-4V鈦合金厚板、棒材、鍛件、型材、熱等靜壓精鑄件和冷床爐一次熔煉板材等品種。與AMS 4999只有厚板一個(gè)品種相比，適用的基體材料范圍更廣。

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的熔化熱源為激光和電子束兩種，新增加了電子束工藝，表明電子束增材制造工藝也已經(jīng)成為一種成熟的工藝。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了產(chǎn)品的退火和熱等靜壓工藝制度，以及退火或熱等靜壓后的時(shí)效制度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Ti-6Al-4V鈦合金直接沉積產(chǎn)品的退火加熱溫度為900℃～925℃，而變形產(chǎn)品一般采用700℃～790℃范圍內(nèi)加熱的普通退火制度。標(biāo)準(zhǔn)增加了沉積工藝過程中制件的消除應(yīng)力退火制度及要求，反映了在控制殘余應(yīng)力、減少變形方面工作的進(jìn)展。

2.2 組織性能要求

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定Ti-6Al-4V鈦合金直接沉積產(chǎn)品的組織為β相基體上分布針狀α相組織。同時(shí)明確規(guī)定，只要性能符合要求，沉積區(qū)允許存在柱狀晶組織。

新的標(biāo)準(zhǔn)AMS 4999A和原標(biāo)準(zhǔn)AMS 4999對(duì)拉伸性能的要求列在了表2中。為了便于比較，表2中還列出了AMS 4928Q《Ti-6Al-4V鈦合金退火棒、絲、鍛件、環(huán)和拉拔型材》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的變形產(chǎn)品的拉伸性能要求。表中材料性能取樣方向的規(guī)定見圖1。

由表2可見，標(biāo)準(zhǔn)的性能要求有較大變化。一是原標(biāo)準(zhǔn)將X向性能歸為一組，性能要求最高；Y向和Z向性能歸為一組，性能要求較低。新的標(biāo)準(zhǔn)將X向和Y向性能歸為一組，Z向單獨(dú)歸為一組。從性能指標(biāo)要求上看，X向拉伸強(qiáng)度變化較小，Z向拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別提高了20MPa。

圖1 材料性能取樣方向

按現(xiàn)行的AMS材料標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于拉伸性能指標(biāo)要求的規(guī)定，材料拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率等性能指標(biāo)要求采用統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析得到的A基值。由于缺少數(shù)據(jù)，原標(biāo)準(zhǔn)AMS 4999中，Y向性能采用的是保證值（S值）。通過數(shù)據(jù)的積累，在新的標(biāo)準(zhǔn)中Y向性能采用了A基值。由于直接沉積產(chǎn)品沒有塑性加工引起的各向異性，新的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于拉伸性能要求的規(guī)定揭示了，在X向和Y向構(gòu)成的沉積平面上，拉伸性能沒有明顯的方向性。

由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Z向拉伸性能試驗(yàn)的試樣應(yīng)當(dāng)包括基體材料與沉積層的界面，因此Z向拉伸性能與X向和Y向的差別，可能更多的是反映了基體材料與沉積層界面的影響。

新的標(biāo)準(zhǔn)和原標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)的差異，可能也反映了工藝進(jìn)步和電子束工藝方法引入等因素對(duì)力學(xué)性能指標(biāo)的綜合影響。

與表2中列出的鍛件等變形產(chǎn)品的拉伸性能指標(biāo)要求相比，直接沉積產(chǎn)品的塑性指標(biāo)延伸率的要求較低。

標(biāo)準(zhǔn)中新增加了斷裂韌度要求：KIC不低于66MPa-mm1/2、KIVM不低于82.5MPa-mm1/2。從斷裂韌度KIC指標(biāo)要求看，Ti-6Al-4V鈦合金直接沉積產(chǎn)品的斷裂韌度與常規(guī)Ti-6Al-4V鈦合金模鍛件的斷裂韌度處于相同水平。

2.3 內(nèi)部質(zhì)量要求

關(guān)于內(nèi)部質(zhì)量要求，原標(biāo)準(zhǔn)只有一條不允許有對(duì)使用有害的外來材料、不完整和孔洞等缺陷的定性規(guī)定。新的標(biāo)準(zhǔn)中增加了超聲波檢查和射線檢查的內(nèi)容，完善了對(duì)內(nèi)部質(zhì)量的要求。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的超聲檢查按AMS2631《鈦和鈦合金棒材和坯料超聲波檢查》標(biāo)準(zhǔn)沿Z向進(jìn)行，產(chǎn)品厚度6mm～102mm應(yīng)當(dāng)滿足A1級(jí)要求就（單個(gè)缺陷當(dāng)量平底孔直徑不超過1.2mm），厚度102 mm～152mm應(yīng)當(dāng)滿足 A級(jí)要求（單個(gè)缺陷當(dāng)量平底孔直徑不超過2mm）。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的射線檢查按ASTM E 1742《射線檢查》標(biāo)準(zhǔn)，在粗加工或精加工狀態(tài)的沉積部分上進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品上不允許有裂紋和未完全熔化，以及對(duì)孔洞和夾雜缺陷的要求：?jiǎn)蝹€(gè)孔洞和夾雜的最大尺寸不能超過1.5mm和0.3倍厚度。值得注意的是，標(biāo)準(zhǔn)要求射線檢查在熱等靜壓前進(jìn)行，只檢查5個(gè)連續(xù)生產(chǎn)批次。因此，可以認(rèn)為射線檢查主要目的是為了驗(yàn)證直接沉積工藝。

與變形產(chǎn)品只進(jìn)行超聲檢查、鑄造產(chǎn)品只進(jìn)行射線檢查不同，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直接沉積產(chǎn)品兩項(xiàng)檢查都需要進(jìn)行，這反映了直接沉積產(chǎn)品的組織和缺陷的特點(diǎn)，對(duì)保證航空航天產(chǎn)品使用安全有積極意義。

2.4 質(zhì)量控制要求

標(biāo)準(zhǔn)新增加了工藝和供應(yīng)商批準(zhǔn)、沉積參數(shù)批準(zhǔn)、沉積/幾何參數(shù)批準(zhǔn)、制造大綱批準(zhǔn)和固化生產(chǎn)工藝等工藝控制要求。

工藝和供應(yīng)商批準(zhǔn)在開始進(jìn)行硬件的試制前進(jìn)行，由產(chǎn)品采購(gòu)方對(duì)熔覆的熱源、熱源參數(shù)范圍、填充材料、填充方法、氣氛、沉積路徑實(shí)現(xiàn)和粉末送料方法等工藝過程，以及填充材料的供應(yīng)商進(jìn)行批準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制粉工藝變化應(yīng)重新進(jìn)行工藝批準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了通過工藝和供應(yīng)商批準(zhǔn)產(chǎn)品應(yīng)符合的性能和分布要求，以及所需的試驗(yàn)批次和數(shù)量。

沉積參數(shù)批準(zhǔn)和沉積/幾何參數(shù)批準(zhǔn)在開始進(jìn)行產(chǎn)品的試制前進(jìn)行，其中，沉積參數(shù)批準(zhǔn)針對(duì)的是不同的沉積工藝路徑，沉積/幾何參數(shù)的批準(zhǔn)針對(duì)的是某個(gè)產(chǎn)品的具體沉積工藝過程。

沉積參數(shù)批準(zhǔn)的沉積路徑由一次沉積的寬度、多次沉積的寬度和相鄰兩次沉積間的重疊面等參數(shù)定義。每個(gè)沉積路徑包括粉密度、送料速度、熔池移動(dòng)速度、沉積相鄰兩層之間的最小時(shí)間間隔、粉的種類和供應(yīng)商等參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)有足夠數(shù)量的零件，以覆蓋工藝參數(shù)的上下限和中間值。為了批準(zhǔn)沉積參數(shù)，除了要檢查拉伸性能外，還需要檢查應(yīng)變疲勞性能。

沉積/幾何參數(shù)包括下列沉積參數(shù)和幾何特征：粉密度，送料速度，熔池移動(dòng)速度，沉積相鄰兩層之間的最小時(shí)間間隔，基體材料厚度，沉積長(zhǎng)度、高度和寬度，相對(duì)基體材料的沉積角度，沉積路徑，不同沉積路徑間相交的種類、方向和角度，沉積之間相交的長(zhǎng)度、高度和寬度等。標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)普通沉積和沉積之間的相交，分別規(guī)定了批準(zhǔn)沉積/幾何參數(shù)需要進(jìn)行的拉伸試驗(yàn)和應(yīng)變疲勞試驗(yàn)的批次和數(shù)量要求。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定所有直接沉積產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)按由供應(yīng)商準(zhǔn)備、采購(gòu)方批準(zhǔn)的固化工藝和制造大綱進(jìn)行生產(chǎn)。制造大綱應(yīng)當(dāng)與認(rèn)證產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)際相符，并包括下列固化的工藝元素：基體材料規(guī)范、尺寸和準(zhǔn)備要求，沉積工具/工裝，填充材料來源和控制要求，送料的方法和控制程序，預(yù)熱溫度和時(shí)間，產(chǎn)品的 CAD模型和包括機(jī)器編碼的CAM文件，零件沉積工藝參數(shù)和控制范圍，超聲波檢查方法，性能試驗(yàn)取樣和試驗(yàn)頻次要求，熱處理工藝參數(shù)和工具/工裝，熱等靜壓工藝參數(shù)和工具/工裝，尺寸檢查要求等。對(duì)固化工藝任何有目的的偏離，在生產(chǎn)實(shí)施前，供應(yīng)商應(yīng)當(dāng)向采購(gòu)方提交申請(qǐng)，以獲得批準(zhǔn)。采購(gòu)方應(yīng)當(dāng)定義保證工藝和生產(chǎn)計(jì)劃的更改不對(duì)結(jié)構(gòu)完整性和材料性能發(fā)生有害影響的試驗(yàn)要求。

材料和零件加工過程可控是保證飛機(jī)零件質(zhì)量和可靠性的重要措施。增材制造技術(shù)工藝過程與傳統(tǒng)鑄造和變形工藝有很大差異，如何表征和認(rèn)證沉積工藝過程對(duì)該項(xiàng)技術(shù)能否在航空產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)大范圍工程應(yīng)用具有重要意義。AMS 4999A標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于沉積參數(shù)和沉積/幾何參數(shù)的定義，給出的相關(guān)參數(shù)控制要求，對(duì)增材制造技術(shù)在我國(guó)飛機(jī)產(chǎn)品上推廣應(yīng)用具有重要借鑒作用。

3 ASTM F2924-12《鋪粉熔覆增材制造Ti-6Al-4V標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》分析

3.1 適用范圍、分類和工藝

標(biāo)準(zhǔn)適用于Ti-6Al-4V鈦合金鋪粉熔覆工藝產(chǎn)品。與送料與熔覆同步進(jìn)行的直接沉積工藝不同，鋪粉熔覆工藝是在熔覆開始前鋪好一層20μm～100μm厚的金屬粉末，然后用激光束或電子束等點(diǎn)熱源將鋪好的粉有選擇性的按順序完全熔化、凝固，通過這一過程的循環(huán)完成零件的沉積過程?，F(xiàn)有鋪粉熔覆工藝有：選區(qū)激光熔化SLM?，金屬直接激光燒結(jié)DMLS?和電子束熔化EBM?等。與直接沉積工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品相比，鋪粉熔覆工藝可以獲得更高的表面質(zhì)量，因此也稱為精密增材制造技術(shù)。但這種工藝的效率相對(duì)較低。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鋪粉熔覆產(chǎn)品一般用于性能要求與鍛造和軋制產(chǎn)品相同的部件。為了得到所需的表面粗糙度和尺寸精度，產(chǎn)品一般需要經(jīng)過機(jī)加、打磨等后續(xù)的加工處理，但也可以不經(jīng)后續(xù)加工處理直接使用。

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的熔化熱源分為激光和電子束兩種。

鋪粉熔覆工藝的填充材料為粉末。由于熔覆工藝過程中，鋪好的粉中只有一部分發(fā)生熔化、凝固，有大量的粉不參與熔化過程，稱為用過的粉。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定允許用過的粉作為返回粉使用，并規(guī)定了返回粉的篩選和檢查方法，返回粉與新粉混合的比例，返回粉使用次數(shù)等技術(shù)要求。

標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了產(chǎn)品熱處理的一般要求，未規(guī)定具體的工藝參數(shù)，但明確規(guī)定了熱等靜壓工藝的適用范圍和具體工藝制度。

3.2 產(chǎn)品分類和組織性能要求

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋪粉熔覆增材制造Ti-6Al-4V鈦合金產(chǎn)品的類別：1類部件用于不要求熱等靜壓的安全關(guān)鍵部位；2類部件用于要求熱等靜壓的安全關(guān)鍵部位；3類部件用于性能關(guān)鍵部件；4類部件用于概念模型和原型件。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的顯微組織應(yīng)當(dāng)是α相和β相組成的兩相組織。α相可以是針狀、片層狀、等軸、或網(wǎng)籃狀組織。允許初生β晶界上有連續(xù)的α相。柱狀晶組織是可接受的。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的拉伸性能要求見表3。由表3可見，對(duì)1類、2類和3類部件，X向、Y向和Z向的拉伸性能要求完全相同。在表2中列出的AMS 4999A標(biāo)準(zhǔn)性能要求中，X向和Y 向的性能要求與Z向有較大差異。造成這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求差異的原因可能是，ASTM F2924-12標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Z向拉伸性能試驗(yàn)用的試樣全部取自鋪粉熔覆工藝獲得的沉積材料，而AMS 4999A標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定Z向性能應(yīng)當(dāng)包括基體材料與沉積材料的界面。

對(duì)比表2和表3中的數(shù)據(jù)可見，ASTM F2924-12標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的增材制造產(chǎn)品的性能要求與Ti-6Al-4V鈦合金模鍛件的性能要求基本相同，判斷其拉伸性能指標(biāo)可能是參照模鍛件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，而不是由試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算獲得的。

表3 ASTM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的拉伸性能指標(biāo)要求

標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定斷裂韌度指標(biāo)要求，只規(guī)定了檢查方法，具體指標(biāo)要求由供需雙方協(xié)商。

3.3 內(nèi)部質(zhì)量要求

在內(nèi)部質(zhì)量要求方面，標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了射線檢查執(zhí)行的檢查方法標(biāo)準(zhǔn)，合格判據(jù)、檢查部位和抽樣方法等需由供需雙方協(xié)商確定。標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定超聲波檢查要求。

3.4 質(zhì)量控制要求

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定1類、2類和3類部件應(yīng)當(dāng)有制造大綱。制造大綱包括以下內(nèi)容：設(shè)備、制造控制系統(tǒng)；包括軟件版本、制造控制系統(tǒng)版本在內(nèi)的設(shè)備的認(rèn)證；認(rèn)證所需的試樣數(shù)量、取樣方法等；填充材料；沉積室環(huán)境，設(shè)備狀態(tài)，認(rèn)證過設(shè)備的標(biāo)定信息；批準(zhǔn)的沉積工藝；保證數(shù)字化文件可追溯性的措施；沉積平臺(tái)選擇，設(shè)備清洗，粉處理等準(zhǔn)備工序；對(duì)設(shè)備操作人員的要求；設(shè)備運(yùn)行的日志文件；影響部件質(zhì)量和保證工藝有效控制的工藝參數(shù)范圍；每個(gè)沉積循環(huán)的部件數(shù)量，以及它們?cè)谄脚_(tái)上的方向、位置、支撐結(jié)構(gòu)；工藝步驟；后處理工藝的順序，執(zhí)行的規(guī)范等后處理工藝流程；退火、熱等靜壓、熱處理和時(shí)效等熱工藝要求；供需雙方協(xié)商一致的檢驗(yàn)要求等。

4 AMS 4999A與ASTM F2924-12比較

兩項(xiàng)增材制造產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)都是用于Ti-6Al-4V鈦合金的。由沉積工藝方法不同帶來的技術(shù)要求上的差異在前面已經(jīng)做了描述。除了這些差異外，由于兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)分別由不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織制定，因此在標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成上也有明顯區(qū)別。

4.1 標(biāo)準(zhǔn)的適用性

AMS宇航材料規(guī)范是針對(duì)航空航天領(lǐng)域用材料的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，其技術(shù)要求是各類材料標(biāo)準(zhǔn)中較為全面和嚴(yán)格的。AMS 4999A標(biāo)準(zhǔn)充分反映了這一特點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)和質(zhì)量控制要求嚴(yán)格、具體、可操作性強(qiáng)。標(biāo)準(zhǔn)除了有成分、組織和常規(guī)拉伸性能要求外，對(duì)斷裂韌度和疲勞性能也有明確要求，并規(guī)定了超聲波檢查和射線檢查的方法和合格判據(jù)等內(nèi)部質(zhì)量要求。在質(zhì)量控制方面，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了多個(gè)層次的詳細(xì)認(rèn)證要求。該標(biāo)準(zhǔn)充分反映了航空航天材料的應(yīng)用要求。

ASTM標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的主要組成部分，覆蓋的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。為了適應(yīng)不同的使用要求，ASTM F2924-12標(biāo)準(zhǔn)對(duì)沉積產(chǎn)品進(jìn)行了分類，并根據(jù)分類對(duì)產(chǎn)品性能、內(nèi)部質(zhì)量、工藝和質(zhì)量控制等規(guī)定了不同的要求。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)中的大多數(shù)技術(shù)要求由產(chǎn)品需要供需雙方協(xié)商確定，規(guī)定不夠具體，可操作性不強(qiáng)。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)的完整性

由于ASTM下設(shè)有增材制造技術(shù)委員會(huì)，并制定了增材制造技術(shù)相關(guān)的術(shù)語、文件格式等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該委員會(huì)頒布的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)形成了有效支撐，因此ASTM F2924-12標(biāo)準(zhǔn)在使用中還需要參考這些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。正是由于有專門的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定與增材制造技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)，ASTM增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系對(duì)組批的定義和方法、復(fù)雜形狀產(chǎn)品坐標(biāo)系、控制沉積工藝過程的機(jī)器代碼等的規(guī)定更加系統(tǒng)、完整。

5 結(jié)束語

我國(guó)增材制造技術(shù)處于快速發(fā)展中。在金屬直接沉積工藝方面，鈦合金激光快速成形大型關(guān)鍵、重要承力部件已經(jīng)在飛機(jī)上使用，工藝和應(yīng)用技術(shù)整體上處于國(guó)際領(lǐng)先水平。在鋪粉熔覆工藝方面，采用激光精密增材成形工藝研制出了飛機(jī)用復(fù)雜、大型空間曲面多孔鈦合金構(gòu)件。

但是，我國(guó)增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展落后于國(guó)外，沒能充分反映國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展的水平。已經(jīng)在飛機(jī)上裝機(jī)使用的增材制造技術(shù)產(chǎn)品均采用各企業(yè)的技術(shù)條件和規(guī)范。由于缺少對(duì)沉積工藝過程的表征、控制和認(rèn)證的規(guī)定，技術(shù)的大范圍推廣使用受到了制約，已有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并沒有能夠迅速轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。因此迫切需要開展增材制造技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。

為了加快我國(guó)增材制造技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作，需要盡快成立增材制造全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，或在全國(guó)航空器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)下成立相 關(guān)工作組，負(fù)責(zé)組織開展增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃，參加國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）增材制造技術(shù)委員會(huì)ISO TC 261的活動(dòng)，開展相關(guān)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的制訂或轉(zhuǎn)化工作。

在增材制造技術(shù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化方面，可以發(fā)揮中航工業(yè)相關(guān)研究所和工廠在TA15、TC4、TC18鈦合金激光快速成形和激光精密增材成形工藝上的技術(shù)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，借鑒國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)部質(zhì)量和工藝控制方面的要求，開展相關(guān)集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作，強(qiáng)化對(duì)增材制造產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝過程控制，通過標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)促進(jìn)增材制造技術(shù)的推廣應(yīng)用，加快技術(shù)優(yōu)勢(shì)向產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的轉(zhuǎn)化。