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22 中国航空制造技术研究院
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2017年 第60卷 8期
刊出日期:2017-04-15

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       目录
6 本期目录
2017 Vol. 60 (8): 6-10 [摘要] ( 99 ) HTMLNew PDF (2847 KB)  ( 148 )
       专稿
16 航空难加工材料的深冷加工技术研究进展
孙惠斌
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.016
主要介绍了深冷加工技术的发展现状,论述了深冷加工对航空难加工材料切削性能、切削温度、刀具磨损、表面完整性等的影响,指出了进一步研究和应用亟待探索和解决的问题。
2017 Vol. 60 (8): 16-21 [摘要] ( 210 ) HTMLNew PDF (1787 KB)  ( 649 )
       人物
22 科学与人文的统一 ——访长江学者、西北工业大学材料学院刘峰教授
 海 山
2017 Vol. 60 (8): 22-29 [摘要] ( 357 ) HTMLNew PDF (1394 KB)  ( 866 )
       封面文章
24 镍基耐高温自润滑刷式封严涂层研究*
张甜甜1,2,黄传兵1,兰 昊1,房师阁1,张伟刚1
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.024

  为满足先进航空发动机刷式封严对涂层材料自润滑耐磨性能的要求,采用等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY-Cr2O3 和NiCoCrAlY-Cr2O3-AgMo 两种复合涂层;采用扫描电子显微镜、X 射线衍射、拉曼光谱和高温摩擦磨损试验等分析测试手段研究了涂层的物相组成、微观结构、力学性能以及摩擦磨损性能。结果表明:研制的两种新型涂层具有较低的孔隙率、较高的显微硬度和结合强度,从20℃到800℃的磨损量都在10-5mm3 · N-1 · m-1 数量级,显示出优异的耐磨性能;NiCoCrAlY-Cr2O3 涂层在摩擦系数随着温度的升高而降低,在800℃达到最低值0.3 ;NiCoCrAlY-Cr2O3-AgMo 涂层从400~800℃的摩擦系数一直保持在0.23 左右。对其摩擦机理的研究表明:400℃时涂层与高温合金GH4145 对磨件之间形成连续的含Ag 润滑膜,600℃以上时摩擦表面生成的Ag2MoO4 自润滑相显著降低了涂层的摩擦和磨损。

2017 Vol. 60 (8): 24-29 [摘要] ( 177 ) HTMLNew PDF (2502 KB)  ( 470 )
       论坛
32 多孔NiCr在750℃ NaCl沉积盐中的热腐蚀机理研究*
陈凌云1,2,兰 昊2, 黄传兵2,杨 滨1,3,房师阁2,张伟刚2
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.032
针对飞机发动机高压压气机NiCr 系可磨耗封严涂层发生的NaCl 热沉积盐高温腐蚀现象,采用粉末烧结法
制备了多孔80Ni20Cr 合金,研究了其在750℃空气气氛中的NaCl 热腐蚀行为。采用X 射线衍射和能谱分析等技术
对腐蚀产物进行了分析。结果表明,NaCl 固体盐通过阻碍合金表面生成连续致密的Cr2O3,加速多孔NiCr 的腐蚀和
氧化。研究发现,在样品外表面形成的Cr2O3、NiO、NiCr2O4 混合氧化物膜易开裂剥落,是合金加速腐蚀的主要方式。
此外,通过同步热分析并结合热力学模拟计算发现,NiCr 合金的热腐蚀由氯化- 氧化协同控制,初始依靠NaCl 与
Cr 元素反应引发合金的循环腐蚀,并推动整个腐蚀过程不断进行。
2017 Vol. 60 (8): 32-36 [摘要] ( 212 ) HTMLNew PDF (2496 KB)  ( 296 )
37 两种MCrAlY涂层/DD6合金的循环氧化和互扩散行为
刘九香,崔向中,高 巍,周国栋,姜春竹
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.037
在DD6 单晶高温合金基体上,利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备NiCoCrAlY 涂层,采用低压
等离子喷涂(LPPS)技术制备NiCoCrAlYHfSi 涂层,通过扫描电镜(SEM)、X 射线能谱(EDS)、X 射线衍射(XRD)、
电子探针显微分析(EPMA)等手段研究了在1100℃下的热循环氧化和互扩散行为。结果表明,涂层显著提高了
DD6 基体的抗氧化能力,经100h 的循环氧化后,涂层表面氧化层主要成分仍为α-Al2O3,依然发挥着较好的抗氧化
保护作用。这两种涂层与基体之间形成了互扩散区(IDZ)和二次反应区(SRZ),IDZ 和SRZ 的厚度均随着循环氧
化时间延长而增大;SRZ 中析出的棒状与颗粒状的拓扑密堆相(TCP)含有W、Re、Mo 等高熔点元素,其质量分数分
别高达37.51%、14.22% 和10.61%,TCP 含量随着氧化时间而增多。活性元素Si、Hf 对涂层中富 Cr 相和TGO 的增
长速率均有一定的抑制作用。
2017 Vol. 60 (8): 37-43 [摘要] ( 250 ) HTMLNew PDF (4926 KB)  ( 659 )
44 表面处理对热障涂层界面微结构的影响*
杨文慧,牟仁德
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.044
采用真空电弧离子镀技术在单晶高温合金DD32 上制备HY5 金属粘结层,通过振动光饰、吹砂2 种不同的
表面处理方法改变粘结层表面状态,再在粘结层表面利用电子束物理气相沉积技术制备陶瓷层。研究了不同处理方
法对粘结层表面状态的影响;测试了不同表面处理方法下制备的热障涂层的高温氧化性能并对比分析了它们的变
化规律。此外,探讨了不同表面处理方法对界面元素成分及失效特征的影响。研究结果表明,通过表面处理可以去
除粘结层表面较大的凸起,提高表面平整度,提高热障涂层抗氧化性能。与粗糙界面相比,光滑界面形成的TGO 层
均匀致密,Al 含量高。经长时间的高温氧化后,粗糙界面的TGO 层出现明显皱曲现象,陶瓷层开裂剥落。
2017 Vol. 60 (8): 44-49 [摘要] ( 263 ) HTMLNew PDF (2280 KB)  ( 506 )
       新视点
50 基于华中数控系统的复合加工机床控制系统*
王夏望,沈建新,田 威
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.050
为了提高机身大部件在装配过程中钻孔铆接的效率,并满足高精度制孔要求,设计了由五轴机床和末端执
行器组成的自动化协同钻铆控制方案。机床本体及高精度转台采用华中数控系统控制,末端执行器采用倍福PLC
程序控制。在明确钻铆需求后设计了基于工业网络的硬件组态和基于多软件平台的软件组态,并利用Microsoft
Visual Studio 开发平台编写了上位机集成控制软件。控制系统分别采用Ethernet 和EtherCAT 工业以太网实现上位
机控制系统和华中数控系统、倍福PLC 控制程序的通信连接。在集成控制软件中通过套接字进行以太网通信接口
开发,并在复合加工机床上进行试验验证。该控制系统具有稳定性好、集成度高、响应快、效率高的特点,能够满足钻
铆需求。
2017 Vol. 60 (8): 50-54 [摘要] ( 269 ) HTMLNew PDF (1871 KB)  ( 1030 )
       学术论文
56 整体叶盘叶片自动化抛光颤振抑制技术
李小彪,谷雪花,徐 欣
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.056
基于研制的自动化抛光系统,针对整体叶盘叶片抛光加工的颤振问题,分析了颤振后叶片表面的几何形貌。
结合整体叶盘叶片自动化抛光系统,阐述了抛光颤振机理。基于颤振机理确定了编程技术优化、抛光参数优化、提高
系统刚性等3 种抛光颤振抑制技术,获得了优化后的刀轴方向、抛光轨迹、抛光参数及工艺填充方法。经试验验证,
颤振现象,叶片波纹度、平均误差、表面粗糙度等减小,表面质量得到较大提升,颤振痕迹明显消除。
2017 Vol. 60 (8): 56-58 [摘要] ( 330 ) HTMLNew PDF (1367 KB)  ( 532 )
59 薄壁结构双侧异步激光喷丸强化试验研究*
王冬宇,胡永祥,姚振强
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.059
航空发动机压气机叶片是典型薄壁结构,通过激光喷丸强化在叶缘引入残余压应力,是提高其抗异物撞击
能力,延长疲劳寿命的有效途径。为解决双侧同步强化方法存在的材料层裂损伤风险的问题,提出薄壁结构双侧异
步激光喷丸强化方法。试验研究发现:单侧薄壁激光喷丸试验中,光斑功率密度的改变会使薄壁结构相对于激光入
射方向呈现“∧”或“∨”两种扭曲变形趋势;另一面采用同样参数进行激光喷丸后,扭曲变形会恢复;合理采用激光
喷丸参数,双侧异步激光喷丸强化与同步强化相似,可以在两侧表面均得到残余压应力场,并且扭曲变形能满足形状
精度要求。
2017 Vol. 60 (8): 59-63 [摘要] ( 257 ) HTMLNew PDF (1363 KB)  ( 435 )
64 基于改进免疫算法的可拆卸设计的产品模块划分方法*
魏 巍1,彭关伟2,吉 军3,于 勇1
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.064
模块化设计能够缩短产品研发周期,提高产品的性能,可拆卸设计将绿色设计思想拓展到产品的全生命周
期。综合模块化设计方法和可拆卸设计的思想,提出了可拆卸设计的模块化准则,以可拆卸度、内部聚合度、外部耦
合度为优化目标进行模块划分。针对免疫克隆算法在模块划分问题上,最优Pareto 解集分布不均匀的问题,改进了
一种免疫克隆算法(immune clonal algorithm,ICA),该算法通过删除非支配抗体中较为拥挤的抗体,得到了分布均匀
的Pareto 解集。利用该算法进行模块划分,得到了模块划分的优化结果,该方法以模块划分为主要目标,同时兼顾了
模块零部件之间可拆卸性的复杂程度,最后以飞机起落架为例说明了该方法的可行性和适用性。
2017 Vol. 60 (8): 64-69 [摘要] ( 187 ) HTMLNew PDF (1610 KB)  ( 481 )
70 基于DEFORM-3D 的自封铆接工艺研究
梁 莹1, 闫 强2, 刘 钢3
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.070
铆接工艺参数对自封铆接干涉量产生重要影响。采用有限元仿真软件DEFORM-3D,以2117-T4 材料、直
径4mm 的半圆头自封铆钉及2024-T3 材料的铝板为研究对象,分析自封铆接的3 个主要工艺参数钉孔直径、顶铁形
状及压铆力对铆接质量的影响。仿真结果表明,钉孔直径范围在4.01~4.02mm,采用凹槽顶铁及较大的压铆力会增
加铆接干涉量,提高铆接件的密封性能。
2017 Vol. 60 (8): 70-74 [摘要] ( 266 ) HTMLNew PDF (1687 KB)  ( 317 )
75 航空发动机零件加工装夹过程可视化文件生成*
武 权,卫 炜,周来水,黄斌达,刘 威
DOI: 10.16080/j.issn 1671-833x.2017.08.075
目前在航空发动机制造企业中,加工人员通常根据工艺规程完成零件的加工装夹,缺乏专门的加工装夹
过程指导性文件,易导致装夹信息表达不直观,产生工件和夹具错装、漏装的现象,针对此类问题,提出一种基于
Tecnomatix 和3D PDF 技术的零件加工装夹过程可视化文件生成方法。该方法首先基于3D PDF 开发了加工装夹
过程可视化文件模板,并基于Tecnomatix 开发了零件加工工艺信息生成模块,然后将加工工艺信息生成模块产生的
XML 文档和Tecnomatix 生成的装夹过程动画导入到可视化模板中, 最终生成零件加工装夹过程可视化文件,可实
现二维信息与三维装夹动画的实时交互响应,提高零件加工装夹的效率和准确性。
2017 Vol. 60 (8): 75-78 [摘要] ( 233 ) HTMLNew PDF (2659 KB)  ( 526 )
79 TC1 钛合金端盖零件热拉深成形工艺研究
张 志1,2,3,李鹏亮1,2,3, 孙 宾1,2,3,李均红4
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.079
针对TC1 钛合金端盖零件的结构特点,分析了零件的成形难点,对热拉深工艺的模具材料、温度、压边间隙、
拉深速度等对零件成形性能的影响进行了研究,提出了合理的工艺参数。结果表明,该工艺方法可实现薄壁、大拉深
比的TC1 钛合金零件的精确成形,采用空气脱模的方式可获得平面度满足设计要求的零件, 为类似零件的取件提供
了工艺参考。
2017 Vol. 60 (8): 79-83 [摘要] ( 326 ) HTMLNew PDF (2118 KB)  ( 468 )
84 航空发动机零件机加工艺信息管理系统研究与开发*
周星晶1,卫 炜1,2,黄斌达1
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.084
针对航空发动机零件传统二维机加工艺设计中工艺信息管理困难和更改繁琐等问题,通过分析零件机械加
工过程中工艺信息的特性,将机加工艺信息分为静态工艺信息和动态工艺信息两大类,提出并构建了航空发动机零
件三维模式下机加工艺信息管理系统,阐述了机加工艺信息管理系统的体系架构和工作流程,研究实现了工艺资源
库的创建和检索、基于XML 的工艺信息集成和工艺规程可视化文件生成等关键技术,有效地提高了航空发动机零
件机加工艺规程生成的效率和质量,缩短了航空发动机零件的研制周期。
2017 Vol. 60 (8): 84-88 [摘要] ( 200 ) HTMLNew PDF (2404 KB)  ( 432 )
89 一种面向对缝测量的双线结构光光条中心提取方法*
丁祖娇1,李泷杲1,翟建军1,李 栋2
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.089
针对双线结构光对缝测量系统中光条中心的提取问题,提出一种基于自适应阈值和傅里叶拟合的光条中心
亚像素提取方法。该方法根据双线结构光光带截面灰度呈近似周期性分布的特点,先采用骨架细化法获得条纹中心
初始位置,再通过均方灰度梯度求取骨架上每一点的法线方向,然后采用自适应阈值法提取出条纹各列法向宽度值,
最后利用条纹法向宽度内的灰度值数据进行傅里叶拟合,求取拟合曲线的峰值,连接峰值点得到光条的中心线。试
验结果表明,该方法提取的光条中心点到中心点拟合直线的平均距离为0.1182 个像素和0.1428 个像素,优于骨架细
化法和高斯拟合法,并且该方法能够一次完成两根结构光光条中心的精确提取,对缝的测量精度能够达到0.04mm。
2017 Vol. 60 (8): 89-94 [摘要] ( 381 ) HTMLNew PDF (1754 KB)  ( 566 )
95 飞机焊接导管数字化制造技术研究
韩志仁1,2,吕彦盈2,刘宝明1,李光俊3
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.095
针对目前飞机导管在生产制造上存在的不足,为了缩短导管工装设计周期,提高导管工装定位的准确度和
导管的制造精度,对飞机焊接导管数字化装配工装、自动焊接等关键技术进行了研究。采用数字化设计方法建立焊
接工装的数模,通过孔定位方法实现导管焊接的定位和夹紧,通过坐标系拟合、焊缝跟踪和修正等完成导管间的自动
焊接,实现焊接导管的数字化制造。
2017 Vol. 60 (8): 95-98 [摘要] ( 262 ) HTMLNew PDF (1376 KB)  ( 557 )
99 闪电防护铜网在航空复材制件VARI 成型工艺中的树脂导流应用
李培旭,陈 萍,苏佳智,陈吉平,韩小勇,高龙飞,刘卫平
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.099
复合材料在民机结构中的大量应用对航空复材制件的闪电防护提出了新的要求,与此同时,以VARI 工艺为
代表的复材液体成型技术愈发受到关注,常用导流网在VARI 工艺中造成浪费也易引起质量问题,结合这两方面的
需求,提出将闪电防护铜网用作导流介质,在表面应用类的航空复材制件的VARI 成型工艺中,将铜网的闪电防护作
用和树脂导流作用进行集成,并对闪电防护铜网在VARI 工艺中的树脂导流作用进行了试验分析,研究了引入铜网
导流后VARI 制件的注胶情况、铜网层数对树脂渗透率的影响,以及制件最终成型效果和表面质量。本研究对于丰
富复材VARI 成型工艺技术手段,提升VARI 工艺的综合经济性,进一步拓展VARI 工艺在民机复材结构中的应用都
具有积极意义。
2017 Vol. 60 (8): 99-103 [摘要] ( 270 ) HTMLNew PDF (2795 KB)  ( 400 )
104 碳纤维复合材料在发射装置上的应用研究*
蔺绍玲,张士卫,张云露,罗楚养
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.08.104
机载弹射发射装置轻量化设计是现阶段机载武器系统重要的研究课题和难题,碳纤维复合材料应用于制造
具有复杂外形的承力结构件,对于航空武器的轻量化设计具有重要意义。选取机载弹射发射装置的典型结构作为研
究对象,首先通过结构优化设计和RTM 成型工艺获得复合材料结构件;然后,经过各项结构件的试验和整机试验验
证,结合应变测量数据,证明其强度满足设计要求,且获得了显著的减重效果。通过对复合材料典型结构件的研究,
为其在发射装置领域的应用提供理论指导和依据。
2017 Vol. 60 (8): 104-109 [摘要] ( 326 ) HTMLNew PDF (2527 KB)  ( 672 )
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22 《航空制造技术》入选中国科技期刊卓越行动计划二期(2024—2028年)
22 《航空制造技术》位居航空航天学科科技核心期刊第3名
22 《航空制造技术》入编中国科协《航空航天领域高质量科技期刊分级目录(2023版)》
22 《航空制造技术》入编《中文核心期刊要目总览》2023版
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