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2021年 第64卷 17期
刊出日期：2021-09-01
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本期电子刊
走进科研
 
       本期封面
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2021 Vol. 64 (17): 0-0 [摘要] ( 31 ) HTMLNew PDF (2279 KB)  ( 105 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2021 Vol. 64 (17): 1-107 [摘要] ( 48 ) HTMLNew PDF (197970 KB)  ( 254 )
       本期目录
6 本期目录
2021 Vol. 64 (17): 6-8 [摘要] ( 26 ) HTMLNew PDF (1361 KB)  ( 25 )
       专稿
14 复合制造 TC4 钛合金组织与拉伸性能
朱言言，李冲，刘玉婷，田象军
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.014
锻造与激光选区熔化相结合的复合制造技术为复杂整体钛合金构件制造提供了高效率、低成本技术新途径，掌握复合制造钛合金的组织和性能调控方法对于实现该技术工程应用至关重要。通过金相及扫描表征、室温拉伸测试和断口分析，对比研究了单层层厚分别为 30μm 和 60μm 的两种选区激光熔化典型工艺参数的复合制造 TC4 钛合金结合区显微组织和室温拉伸性能。结果表明，单层层厚对复合制造 TC4 钛合金结合区的显微组织和室温拉伸性能无明显影响，选择大的层厚可显著提高成形效率。复合制造 TC4 结合区由增材区的马氏体组织和基体区的等轴组织构成梯度组织，无明显热影响区，增材区的显微硬度略高于锻件基体区。复合制造 TC4 钛合金增材区、基体区和结合区的室温拉伸性能均达到锻件标准要求，结合区抗拉强度介于增材区和基体区之间，而断后伸长率与增材区相当。由于增材区和基体区的拉伸强度和塑性差异，试验提出在室温拉伸过程中梯度组织结合区界面会产生切应力以协调变形的推论，结合区拉伸断口上增材和基体区分别呈现准解理和韧窝形貌。
2021 Vol. 64 (17): 14-20 [摘要] ( 108 ) HTMLNew PDF (7269 KB)  ( 62 )
       封面文章
22 钛合金电辅助塑性成形技术研究进展
李细锋，曹旭东，王斌，孔得力，兰晓宸
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.022
对钛合金电辅助塑性成形工艺研究进展进行了综述，包括电辅助弯曲、电辅助镦粗和电辅助拉拔等。介绍了近期开发的 TC4 钛合金环段电辅助拉深成形工艺，在 1500A 大电流（电流密度 5.5A/mm2 ）和 1.5V 低电压作用下，在 1min 内即可达到所需的 600℃左右的成形温度。脉冲电流对 TC4 钛合金微观组织的影响比较复杂，在一定情况下促进钛合金内的 β 相向 α 相的转变，降低其热力学激活能，也可以显著降低 TA15 钛合金和 TA1 钛合金的各向异性。适当频率和密度的脉冲电流可修复细小裂纹、韧窝、孔洞等。钛合金的电致塑性主要包括焦耳热效应和纯电塑性效应，现有的研究结果对纯电塑性效应还没有形成一致的结论，对今后的研究方向也进行了阐述。
2021 Vol. 64 (17): 22-30 [摘要] ( 86 ) HTMLNew PDF (15123 KB)  ( 91 )
       论坛
34 TC31钛合金四层舵翼超塑成形/ 扩散连接工艺研究
武永，周贤军，吴迪鹏，汤国伟，陈明和
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.034
为研究 TC31 四层舵翼的超塑成形 / 扩散连接（SPF/DB）工艺，开展了高温拉伸、有限元仿真和舵翼件试验研究。结果表明，TC31 钛合金在 920℃和 0.001s–1 应变速率下，延伸率为 639%，展现了良好的超塑性能；四层舵翼超塑成形 / 扩散连接的 ABAQUS 仿真结果表明，最大减薄处位于预置块边缘单胞的圆角处芯板上，最大减薄率为 67.5%，最大真应变为 1.04；在 920℃，利用 0.2MPa 背压和芯板内阶梯加压方法，成功制备了无表面凹陷的 TC31 四层板舵翼件；在 920℃和 3MPa 压力下扩散 2h，扩散连接界面质量良好，焊合率达到 97% 以上。
2021 Vol. 64 (17): 34-40 [摘要] ( 70 ) HTMLNew PDF (14603 KB)  ( 26 )
41 铝合金盒形零件充液拉深工艺参数优化研究
门向南，吕秀文，徐勇，夏亮亮，李晓军，周雄，陈铭，张士宏
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.041
为实现某航空铝合金薄壁盒形零件的高效精确成形，采用响应面法结合有限元模拟对 2A16 铝合金薄板的充液拉深成形的关键工艺参数进行优化。选取了坯料圆角半径、压边力和液压力 3 个工艺参数作为优化变量，铝合金盒形零件的最大减薄率作为优化评价指标，选择中心复合设计法设计试验方案，通过响应面分析软件 Design Expert 12 进行试验设计以及数据分析，建立了关于盒形零件的最大减薄率与工艺参数之间二阶响应模型，并通过此模型获得了最佳工艺参数组合。研究结果表明，当压边力为 2.8MPa，液压力为 5.3MPa，圆角半径为 100mm 时可满足最大减薄率优化条件。采用优化后的工艺参数组合开展一道次充液拉深成形试验，并最终成形出满足质量要求的盒形零件。
2021 Vol. 64 (17): 41-52 [摘要] ( 74 ) HTMLNew PDF (19879 KB)  ( 86 )
53 马鞍型带筋整体壁板喷丸成形数值模拟及优化
田硕，高国强，钟李欣，陈福龙，曾元松，杨辉，尚建勤
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.053
建立马鞍型带筋整体壁板预应力喷丸成形模拟模型，通过基于数值模拟的喷丸成形参数规划流程，对壁板典型件工艺方案进行模拟分析并获得优化工艺方案。研究结果表明，采用优化后的工艺方案，典型件模拟变形量和理论变形量基本相符，最大差值位于后梁 13 肋处，仅为 3.7mm，比初始方案减少了 8.1mm。采用优化试验方案进行试验，试验变形量与模拟变形量相比，11~17 肋间差值均 <4mm ；试验变形量与理论变形量相比，11~17 肋间差值均 ≤2.5mm，12~16 肋间差值均≤0.5mm。因此，喷丸变形模拟方法较为准确，优化方案合理可行。
2021 Vol. 64 (17): 53-60/68 [摘要] ( 55 ) HTMLNew PDF (3584 KB)  ( 91 )
61 AA7055高强铝合金板预冷热冲压成形研究
岳毓挺，冯伟骏，杨兵，李永丰，何霁
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.061
高强铝合金板材在传统热冲压冷模淬火工艺（Heat treatment, forming and in-die quenching, HFQ）中，直接在固溶温度进行成形难以实现板材最佳成形性能，容易产生开裂等成形缺陷。针对这一问题，在板材固溶后引入预冷处理，即通过使固溶板材降温到设计目标温度再进行塑性成形，旨在实现铝合金高强薄壁零件的成形成性。针对一种改进 AA7055 高强铝合金板材，在其淬火敏感温度区间内，进行了固溶后不同预冷温度条件下的力学性能测试，结果表明，在 350℃预冷温度下板材延伸率最大，成形性最好。以典型特征结构件为对象，对该材料进行了预冷条件下的 HFQ 工艺成形试验，获得了不同预冷条件及原始板料成形的影响规律。发现该种铝合金的 F 态（自由加工态）板料比 O 态板料表面质量更好，在相同预冷 HFQ 工艺下成形性更高，进一步对 F 态坯料进行传统 HFQ 对比成形试验后发现，在无预冷时 F 态板料成形破裂严重。对成形零件典型位置进行取样和性能测试，试验结果表明，由于 350℃ 预冷温度在材料鼻尖温度附近，成形件抗拉强度恶化最为严重。为兼顾成形性与强度，预冷温度选择 400℃为宜。
2021 Vol. 64 (17): 61-68 [摘要] ( 59 ) HTMLNew PDF (9203 KB)  ( 22 )
       走进科研
70 理工交叉与融合突破空天复合材料关键力学问题 ——走进特种环境复合材料技术国家重点实验室
特种环境复合材料技术国家重点实验室以“轻是基础，热是关键，结构 / 功能一体化是重点，智能化是发展趋势”这一特种环境下使用的先进材料技术发展态势为定位，专注于热防护材料与结构、轻质材料与结构、多功能材料与结构、柔性材料与结构、智能材料与结构研究，通过多学科交叉和一体化的研究手段，开展模拟表征与性能评价、特种材料的复合与组织性能控制、特种性能测试与分析方法等关键基础性、创新性和应用研究，致力于解决国家发展过程中的“卡脖子”问题，实现相关研究领域从“跟跑”到“并跑”，再到“领跑”的发展目标，使我国在相关领域的研究始终处于国际领先地位。
2021 Vol. 64 (17): 70-71 [摘要] ( 49 ) HTMLNew PDF (770 KB)  ( 20 )
       研究论文
72 选区激光熔化工艺参数对钛合金Ti – 6Al – 4V成形质量的影响研究
袁美霞，华明，陈欣祎，孟浩
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.072
为了探究选区激光熔化技术（Selective laster melting，SLM）成形工艺参数对产品成形质量的影响规律，利用钛合金 Ti–6Al–4V 粉末作为原材料，以成形工艺参数点间距、曝光时间、线间距分别为变量，进行 SLM 成形试验，对表面形貌、平面度、直线度误差进行数据采集并分析，分析成形参数点间距、曝光时间和扫描线间距对成形质量的影响规律。结果表明，扫描点间距、曝光时间、线间距与表面微观几何形貌及几何精度有紧密相关性，随着线间距的增大，表面微观形状变得愈加粗糙，表面质量下降，而试件的几何精度误差则是随着线间距的增大呈现减小后增大的趋势。曝光时间 80μs、点间距 40μm 工艺参数下的成形试件几何精度优于曝光时间 60μs、点间距 30μm 和曝光时间 100μs、点间距 50μm 条件下的成形试件的几何精度。
2021 Vol. 64 (17): 72-77 [摘要] ( 59 ) HTMLNew PDF (32947 KB)  ( 70 )
78 激光冲击强化对 TB6 钛合金微动磨损行为的影响
张浩，孙志强，曹子文，李志强，周文龙，付雪松
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.078
研究了激光冲击强化（Laser shock peening，LSP）处理前后钛合金 TB6 微动磨损行为，分析了位移幅值对摩擦系数、磨损机制的影响。利用 X 射线衍射、显微硬度、激光共聚焦和扫描电子显微镜等技术表征，分析了 LSP 前后试样的表面完整性、摩擦形貌和磨损体积。试验结果表明，TB6 经过 LSP 处理后，表面粗糙度 Ra 从初始态 0.203μm 增加到 0.321μm；表面显微硬度从 322HV 增加到 400HV；表层引入残余压应力层，最大残余应力达到 –650MPa。在微动摩擦过程中，当位移幅值较小时（≤50μm），试样摩擦表面出现黏附凸体，LSP 后黏着程度升高，摩擦系数增加；当位移幅值较大时（≥75μm），试样摩擦表面出现凹坑，LSP 后磨痕凹坑坡度减小，摩擦系数和磨损体积下降，缓解了疲劳磨损，减轻磨粒磨损，提高了材料耐磨损性能。
2021 Vol. 64 (17): 78-84/101 [摘要] ( 50 ) HTMLNew PDF (26467 KB)  ( 25 )
85 复杂壳体零件制造车间调度方法研究
付梅，谢怀，王荪馨，申高攀
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.085
针对航空发动机燃油控制系统壳体零件专业化小流水、精益生产、工序顺序柔性等现实需求和生产特点，以尽可能确保各个壳体零件准时完工为精益调度目标，构建了带有工序顺序柔性约束的非置换流水车间提前 / 拖期调度优化模型；采用内嵌两段式编码和三阶段解码操作算子的改进型遗传算法进行调度模型求解；最后的实际算例验证了所提调度模型和调度方法在复杂壳体零件准时化生产方面的有效性。研究成果在汽车发动机壳体、减速器壳体、各类泵壳体等车间的精益生产与现场组织方面也具有一定的适用性和推广性。
2021 Vol. 64 (17): 85-93 [摘要] ( 71 ) HTMLNew PDF (1353 KB)  ( 154 )
94 超声插切 Nomex 蜂窝芯试验研究
孙丁一，康仁科，王毅丹，董志刚
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.094
针对 Nomex 蜂窝芯构件中沿孔格轴向的轮廓边界加工复杂、质量不易控制等问题，在插切加工的基础上提出了一种超声插切的加工方法。开展了超声插切 Nomex 蜂窝芯试验研究，分别在刀具转速 500~1500r/min 和进给速度 1000~3000mm/min 下，进行了传统插切与超声插切的切削力测量和切口质量观测试验。试验结果表明，对比传统插切加工，振幅为 20μm 的超声插切加工在以上加工参数下均能有效降低切削力，平均降幅 20% 左右；超声插切加工 Nomex 蜂窝芯切口相对传统插切切口更加平顺、整齐、无毛刺。结合试验结果，进一步分析了刀具与工件在超声插切过程中的相对运动关系和切削力，从理论上解释了超声插切加工中切削力小和插切质量好的原因。
2021 Vol. 64 (17): 94-101 [摘要] ( 70 ) HTMLNew PDF (36033 KB)  ( 37 )
  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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国际标准刊号：ISSN1671-833X
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