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2017年 第60卷 13期
刊出日期：2017-07-01
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       目录
6 本期目录
2017 Vol. 60 (13): 6-10 [摘要] ( 78 ) HTMLNew PDF (2636 KB)  ( 353 )
       专稿
16 金属激光增材制造过程数值模拟*
魏 雷1,2，林 鑫1,2，王 猛1,2，马 良1,2，黄卫东1,2, 侯运安3
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.016
金属激光增材制造过程中，热应力导致零件发生形变；气孔与熔合不良等缺陷降低零件的拉伸以及疲劳性
能；熔池内的凝固微观组织，尤其是柱状晶等轴晶转变（Columnar to Equiaxed Transition, CET）是影响零件性能的重
要因素。针对上述3 个方面，回顾了金属激光增材制造数值模拟的发展历史，对其研究现状和存在问题进行了评述，
阐述了金属激光增材制造过程中所采用的数值模型和数值方法，包括热应力分析的有限元（Finite Element Method,
FEM）方法、模拟熔池金属液流动的计算流体力学方法（Computational Fluid Dynamics, CFD），以及凝固微观组织模
拟的相场法（Phase Field, PF）和元胞自动机方法（Cellular Automaton, CA）。在此基础上对金属激光增材制造过程
数值模拟的前景及趋势进行了展望。
2017 Vol. 60 (13): 16-25 [摘要] ( 385 ) HTMLNew PDF (4622 KB)  ( 1787 )
       封面文章
28 航空钛合金抗疲劳表面改性技术研究进展*
杨胜强1,2，李永刚1,2，李文辉1,2
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.028
重点介绍了提高钛合金疲劳性能的表面改性技术的最新研究进展。主要从喷丸强化、激光冲击强化、挤压、
滚压、离子注入、滚磨光整加工、水射流喷丸等典型方式对钛合金的加工能力、作用机理，以及加工后零件的残余应力
水平和疲劳性能等方面进行了阐述，以期为航空钛合金零件的表面改性提供借鉴。
2017 Vol. 60 (13): 28-35 [摘要] ( 195 ) HTMLNew PDF (2461 KB)  ( 531 )
       论坛
38 激光冲击强化铝合金小孔构件的疲劳寿命研究
赵 勇1，姜银方2，彭涛涛2，万全红1
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.038
研究了激光冲击强化对7050-T7451 铝合金小孔件疲劳寿命和断口形貌的影响。采用ABAQUS 对峰值
压力2.7GPa 下小孔构件孔壁与表面上的应力分布进行了研究，并基于仿真结果对试样进行激光冲击强化试验和
疲劳拉伸试验。结果显示，激光双面冲击强化在板料两侧形成一定深度的残余压应力影响层，而在中心形成一定
范围的残余拉应力层，这也是导致疲劳源由孔角向孔壁中心转移的主要原因；在应力水平165.8MPa、195.0MPa 和
275.4MPa 下，试样的疲劳寿命分别平均可增大451%、216%、116%；经激光冲击强化后，试样的疲劳源位置由孔角转
移至孔壁内部，且疲劳裂纹扩展区面积明显增大。研究表明，激光冲击强化能明显改善铝合金小孔构件的疲劳性能，
但强化效果随外加载荷的增加逐渐减小。
2017 Vol. 60 (13): 38-43 [摘要] ( 210 ) HTMLNew PDF (3198 KB)  ( 276 )
44 湿喷丸处理Ti-6Al-4V合金微动磨损行为影响*
张新华1,2,3，付雪松4，盖鹏涛1,2,3，李瑞冬4，李 康4
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.044
采用湿喷丸技术对Ti-6Al-4V 合金进行表面强化处理，研究了部分滑移、混合滑移和完全滑移等不同状态
下钛合金样品的微动磨损行为，从微动状态角度探讨喷丸强化对钛合金微动磨损行为的影响规律。试验结果显示，
喷丸处理对于完全滑移状态下Ti-6Al-4V 合金的微动磨损行为影响较小；而在混合滑移状态时，喷丸处理使得微动
磨痕的塑性变形积累区消失，有效抑制局部疲劳损伤造成的微裂纹萌生。这是因为喷丸引入加工硬化作用使材料表
层局部强度提高，进而改善局部疲劳损伤。
2017 Vol. 60 (13): 44-47 [摘要] ( 232 ) HTMLNew PDF (2159 KB)  ( 458 )
48 喷丸强化对FGH96粉末高温合金疲劳性能应力集中敏感性的影响*
王 欣1，2，胡云辉3，王晓峰4，5，汤智慧1，2，邹金文4，5
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.048
为研究喷丸强化对FGH96 粉末高温合金疲劳性能应力集中敏感性的影响，采用不同强度陶瓷丸喷丸强化
对合金磨削表面进行了表面处理，并研究了疲劳性能和表面完整性状态。研究结果表明：在650℃下，当应力集中
系数由Kt=1 提高到Kt=1.7 时，FGH96 合金磨削状态疲劳极限由583MPa 下降到465MPa ；经过大强度喷丸强化后，
Kt=1.7 疲劳极限回复到530MPa；小强度喷丸强化对Kt=1.7 疲劳极限无增益作用。大强度喷丸强化消除了加工刀痕，
表面粗糙度略有增大，引入了深度达到100μm 的残余应力场，在600MPa 下疲劳源萌生于次表层，呈单源疲劳模式；
小强度喷丸强化无法消除加工刀痕，在600MPa 下疲劳源萌生于表层，呈多源疲劳模式。结果证明适宜的喷丸强化
工艺可以缓解结构应力集中对粉末合金疲劳性能的削弱。
2017 Vol. 60 (13): 48-53 [摘要] ( 221 ) HTMLNew PDF (2430 KB)  ( 378 )
54 Mo含量对Mo-Ni-B堆焊合金组织和性能的影响*
温永策1,2，孙俊生1,2，焦恩理1，李正阶1,2，赵乐平1
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.054
设计制备了Mo-Ni-B 系合金粉块新材料，采用TIG 堆焊工艺在Q235 钢基体上制备Ni 基三元硼化物堆焊
合金。研究了合金粉块中Mo 含量对三元硼化物堆焊合金层组织、物相、硬度、耐磨性、耐蚀性的影响。结果表明，堆
焊金属主要由三元硼化物Mo2M’B2、MoNi4、Mo5(B、Si)3、γ-（Fe，Ni，Mo，Cr）等相组成；Mo 含量对堆焊合金的显
微组织有较大影响；随着合金粉块中Mo 含量的增加，堆焊合金和三元硼化物的显微硬度均明显下降；在所研究堆焊
合金中，Mo 44.18% 的耐蚀性最好，Mo 37.53% 的堆焊合金的耐磨性能是Q235 钢的27.7 倍。
2017 Vol. 60 (13): 54-59 [摘要] ( 180 ) HTMLNew PDF (2090 KB)  ( 315 )
       新视点
60 复杂曲面零件散乱点云特征点提取
高 瑞1，李泷杲1，黄 翔1，李 栋2
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.060
复杂曲面零件的几何特征提取对加工质量的检测及逆向重构具有重要意义。提出了一种复杂曲面零件散乱
点云特征点提取方法。首先，提出了基于高斯权重的邻域主成分分析的方法，通过估计每一点邻域的局部变化程度
对点云模型进行初始标记；然后，采用基于标记的自动识别法实现特征点的提取；最后，通过特征点聚类的方式去除
了特征点集中的异常点，完善了提取的点云特征。该方法直接操作于散乱点云，无需任何的拓扑连接信息。试验结
果表明：该方法简单、有效, 不需要过多地人为调节参数，特征点提取完整。
2017 Vol. 60 (13): 60-65 [摘要] ( 248 ) HTMLNew PDF (2248 KB)  ( 354 )
       学术论文
66 工艺参数对2A97T3 铝锂合金光纤激光焊接焊缝成形的影响
易 珍1，2，陈 俐2，何恩光2，常 明1
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.066
通过系统的工艺试验研究了1.2mm 的2A97T3 铝锂合金光纤激光焊接工艺参数对焊缝成形的影响。结果表
明：增大焊接热输入会使焊缝熔宽及背宽比增加，其中背面熔宽变化显著，而正面熔宽变化幅度较小；焊接热输入过
大时，会出现因焊缝下塌而导致熔宽减小的现象。随着焊接速度和激光功率的增大，形成深熔焊缝的参数范围会越来
越窄。在线能量相同的情况下，高速焊所获得的焊缝成形较好, 热导焊焊缝硬度明显高于深熔焊焊缝的硬度。
2017 Vol. 60 (13): 66-71 [摘要] ( 189 ) HTMLNew PDF (2343 KB)  ( 302 )
72 复材机身隔框制造技术研究进展
韩小勇，苏佳智，陈 萍，刘卫平，高龙飞
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.072
阐述了采用单向带+ 自动铺丝+ 自动辊压、自动铺丝+ 热隔膜、编织预浸料、编织预成型体+LCM、NCF 预
成型体+LCM 5 种工艺方法制造复合材料机身隔框，详细描述了各类工艺方法的技术细节、优缺点以技术应用状况
及发展趋势，最后从力学效益、生产效率、综合成本进行对比分析，为复合材料机身隔框的制造提供工艺借鉴。
2017 Vol. 60 (13): 72-76 [摘要] ( 356 ) HTMLNew PDF (3633 KB)  ( 624 )
77 金属掺杂类金刚石薄膜研究进展*
张书姣，吴艳霞，朱丽楠，唐 宾，王志峰，周 兵
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.077
类金刚石薄膜（DLC）因具有优异的力学性能和摩擦学性能而受到广泛关注，但内应力高、热稳定性差等问
题制约了它的应用和发展。将适量的金属掺入DLC 薄膜中，由于金属与碳的键合作用不同，掺杂后形成的纳米晶或
纳米金属碳化物颗粒具有高的活性，增加了晶界滑移，改善了薄膜结构，进而提高了薄膜的力学性能和摩擦学性能，
为薄膜的应用和发展提供了新思路。对目前金属掺杂DLC 薄膜的研究进行了综述，提出了未来一段时间内金属掺
杂DLC 薄膜的发展趋势。
2017 Vol. 60 (13): 77-82 [摘要] ( 149 ) HTMLNew PDF (1942 KB)  ( 635 )
83 液态聚碳硅烷先驱体制备陶瓷基复合材料的工艺适应性研究
张冰玉，杨金华，王 岭
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.083
陶瓷先驱体是先驱体浸渍裂解工艺（PIP）制备陶瓷基复合材料的关键，先驱体工艺性能对复合材料制备工
艺和材料性能有着决定性的影响。以一种新型液态聚碳硅烷先驱体（VHPCS）为研究对象，利用红外光谱分析差示
扫描量热分析、热重分析、X- 射线衍射分析等分析手段对VHPCS 及其裂解产物的热稳定性进行表征。从PIP 工艺
角度出发，对VHPCS 固化行为和裂解行为进行分析。结果表明，VHPCS 中含有活性的Si-H 和Si-CH=CH2 基团，
可在165℃开始固化反应。VHPCS在1000℃的N2 气氛下的陶瓷产率为60%，其裂解产物在1000~1300℃内晶相稳定，
是比较理想的陶瓷先驱体。
2017 Vol. 60 (13): 83-88 [摘要] ( 181 ) HTMLNew PDF (1342 KB)  ( 403 )
89 热处理对激光直接沉积成形A-100 钢基体组织及性能的影响
崔 灿1,刘 栋2，苏亚东1，吴 斌1，王向明1
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.089
研究了激光直接沉积成形A-100 钢沉积态及热处理态组织，通过调整热处理工艺获得激光直接沉积成形
A-100 钢回火马氏体+ 回火贝氏体混合基体组织。不同热处理工艺下性能对比结果表明，相比淬火马氏体组织，回
火贝氏体+ 回火马氏体混合组织具有更高的强度，但塑性有所下降。
2017 Vol. 60 (13): 89-92 [摘要] ( 167 ) HTMLNew PDF (1614 KB)  ( 258 )
93 电动通用飞机复合材料结构设计及验证技术
顾 超，黄 俊，杨凤田
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.013.093
为了设计和制造出重量轻、工艺简单且经济实惠的电动通用飞机，提出了一种新型的复合材料结构设计和
验证方法。对飞机的载荷传递进行了理论分析，采用CATIA 对飞机结构进行建模，并使用PATRAN/NASTRAN 进
行了强度计算，根据计算结果，优化了复合材料铺层设计, 采用二维图纸的形式快速完成发图。对所采用复合材料
的组件和整机进行了一系列的力学试验验证，形成了一套适合轻型飞机的结构快速试验验证方法。根据不同类型零
部件的特点采用不同的制造工艺，使生产成本和周期得到有效控制。设计结果、试验数据的有效性和工艺质量的可
靠性已经在锐翔RX1E 电动双座飞机上得到了证实，该飞机的各项性能满足设计指标要求。
2017 Vol. 60 (13): 93-99 [摘要] ( 248 ) HTMLNew PDF (2079 KB)  ( 400 )
100 基于螺纹综合扫描仪的螺纹参数测量方法研究
刘 盼
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.100
航空用螺纹的质量和性能直接影响飞机的安全，因此螺纹参数的精确测量至关重要。通过比较几种传统螺
纹测量方式的优缺点，确定一种最佳的测量方法——螺纹综合扫描仪测量法。该方法测量精度可靠，参数齐全且效
率高。此外，介绍了螺纹综合扫描仪的测量原理，并对其进行了误差分析。利用几种不同的测量方法对同一螺纹进
行测量结果的比对，同时做了仪器的重复性和稳定性试验，验证了该测量方法的可靠性。
2017 Vol. 60 (13): 100-104 [摘要] ( 206 ) HTMLNew PDF (1202 KB)  ( 378 )
105 加工航空用柱塞泵的球型铰刀结构设计
杜玉莲
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.13.105
针对目前国内航空用柱塞泵产品加工中存在的柱塞孔加工质量差、效率低的问题，参照国外类似产品加工
经验，提出球型铰刀铰孔的加工方式。研究利用球型定心好、受力均匀、阻力小的特点，改进铰刀的传统结构。通过
在刀具形状、尺寸、材料、耐磨性等方面改进，开发出新型铰刀的设计结构。与现有加工方式进行对比，球型铰刀能够
明显提高所加工孔的圆柱度和表面质量，并具有制造成本低廉、实用性强的特点。
2017 Vol. 60 (13): 105-109 [摘要] ( 244 ) HTMLNew PDF (1362 KB)  ( 240 )
  编辑部公告
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
22 《航空制造技术》入选中国科技核心期刊
22 《航空制造技术》入选WJCI科技期刊世界影响力指数报告（2023）来源期刊
22 《航空制造技术》被中国科学引文数据库(CSCD)核心库收录
22 “编读往来”栏目邀您建言献策
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电话：010-85703109/3877-291
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国际标准刊号：ISSN1671-833X
国内统一刊号：CN11-4387/V
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