90年代末，国内超塑成形技术迎来繁荣发展的黄金时期。“减重”被作为新一代飞行器改良重点，同时对轻量化整体结构制造技术提出新的挑战。制造所在前期技术积淀的基础上，重点开展技术的工程化发展应用及成果转化。先后与中航工业发动机所、中航工业一飞院等单位合作开展航空发动机、飞机部件超塑成形/扩散连接制造技术研究。1995年完成某型号发动机超塑成形/扩散连接钛合金导流叶片研制，开创了超塑成形技术在我国航空发动机上应用的先河，达到了当时的国际先进水平，也确立了中航工业制造所在国内超塑成形/扩散连接技术领域的领先地位。该项目荣获国家科技进步三等奖。

随后又与一飞院开展某型飞机大型腹鳍结构研制，突破成形工艺路线设计、成形工艺参数优化、构件表面质量控制等关键技术，研制出国内投影面积最大的四层薄壁钛合金空心结构腹鳍，揭开了超塑成形技术在飞机中应用的新篇章。跨入21世纪，随着钛合金高能束流焊接技术的不断发展，超塑成形/扩散连接与焊接（激光焊、电子束焊）复合工艺技术成为超塑成形技术发展的新方向。复合技术利用焊接技术优势，既可以克服钛合金原始板材及成形设备尺寸限制，研制出大尺寸飞机壁板类构件，又体现了超塑成形/扩散连接技术优势，充分实现构件的结构减重。大型飞机壁板类构件的发展，将钛合金超塑成形/扩散连接技术应用拓展到一个全新的发展阶段。