本成果项目来源于航天科技集团第四研究院院级工艺研究课题"提高大型发动机D406A钢固定体壳体原材料利用率的工艺研究"（课题编号YK0901）及国防科工局军品配套科研项目"高可靠性固体xx发动机用大型D406A钢精密锻件研制"（xxxx-125-5-036）。

固定体是连接壳体与喷管的关键承力件，其主要作用是将喷管固定于火箭发动机壳体上，使喷管与壳体连为一体，负责把力传递给发动机。故固定体不仅要承受喷管摆动的交变疲劳载荷，还要承受发动机的内部高压燃气的压力，产品质量要求很高。固定体采用超高强度钢或钛合金材料，为大尺寸系列锥形变壁厚结构产品，长期以来一直采用自由锻件加工。由于产品结构尺寸较大，自由锻过程中存在锻造变形不充分、局部变形量差异较大的情况，易导致构件本体组织性能不均匀、不稳定、级差大等现象，出现固定体局部性能弱化现象；加之机加工过程金属锻造成形纤维流线被大量切断，弱化了固定体结构的承载能力，影响产品内在质量和可靠性。另一方面，原材料采用自由锻件重量大，尤其对于大规格尺寸大锥度结构产品，材料去除量大、产品加工周期长、制造成本高，难以满足航天型号高强密度研制交付需要。为了满足航天运载工具对固体火箭发动机新的设计要求，实现固体火箭发动机固定体结构轻量化、高可靠设计的迫切需求，研究采用先进的精密模锻成形技术代替传统的自由锻工艺，实现固定体锻件精净成形，确保固定体构件内在组织性能均匀性、金属流线完整性、批次质量稳定性和高效化快节奏加工，是势在必行的选择。为此，我公司联合西北工业大学、中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限公司、无锡透平叶片有限公司等单位，组建国内最强技术团队，开展固体火箭发动机用大尺寸系列化固定体模锻件研制与应用考核研究关键技术攻关。

本研究成果通过提出并实施了固体火箭发动机大尺寸系列化喷管固定体采用模锻成形代替自由锻的新工艺方案，实现了大尺寸固体火箭发动机喷管固定体轻量化模锻件短流程新工艺与应用。分别针对中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限公司拥有的世界最大的8万吨模锻液压机、无锡透平叶片有限公司拥有的3.55万吨离合器式螺旋压力机的设备特性，制定了制坯及模锻短流程合理工艺参数、异形预制坯设计及制备工艺，成功研制出本体组织性能均匀、流线完整的D406A超高强度钢和TC11钛合金材料大尺寸系列化固定体模锻件。通过对固定体模锻件全面性能测试、超声波检测、水压考核验证试验等应用考核验证技术研究，验证了所研制的固定体模锻件完全满足固体火箭发动机的设计使用要求。在此基础上，通过将20余种固体发动机型号的固定体模锻件结构进行系统化整体包络设计，形成了8种D406A钢、4种TC11钛合金固定体模锻件结构，实现了系列化型号产品应用。本技术成果通过系统研究试验，实现了大尺寸系列化深腔异形锻件轻量化设计，解决了固体火箭发动机大型化带来的超大规格原材料制备难题，突破了大尺寸系列化深腔异形锻件短流程制备与组织性能均匀性控制技术、异型曲面结构精密模锻件水浸法超声检测技术、高精度固定体复杂结构变形控制技术等关键问题。

本技术成果成功解决了长期以来固体火箭发动机固定体自由锻成形构件的内部组织性能不均匀、级差大、稳定性差、金属流线被大量切断、材料利用率低、制造周期长等质量可靠性与效率成本问题，研究出了大尺寸固体火箭发动机喷管固定体轻量化、短流程的新工艺，在国内首次实现了大尺寸固定体模锻件在型号中系列化批量应用，现已成功推广应用于多个重点航天型号及长征十一号等系列大型固体火箭发动机的研制和批生产中，军事、经济和社会效益显著。目前，已累计生产交付D406A超高强度钢、TC11钛合金等材料的模锻件固定体600余件，减少加工时间1200小时以上，节约原材料超过240吨，节约成本近1500万元，累计产生综合经济效益近6000余万元。

对提升我国航天运载装备关键构件本质质量和制造技术水平具有重要意义，使我国航天材料的研制应用水平更上一个新台阶，推动我国国防科技进步，军事效益显著。另外，该项技术成果解决了大型复杂结构超高强度钢、钛合金精密模锻成形关键技术，为进一步推动高性能高效率低成本的先进精密模锻成形技术在航空航天、舰船、核工业等军事领域和机械制造民用领域的应用具有十分广阔的前景，实现军民技术融合。该项技术成果符合国家绿色环保制造要求，对于减少环境污染、提高资源利用效率等具有重要的社会效益，为建设资源节约型、环境友好型社会做出积极贡献。