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2022年 第65卷 23/24期
刊出日期：2022-12-15
封面文章
专稿
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研究论文
本期目录
本期封面
本期电子刊
本期封面
1
本期封面
2022 Vol. 65 (23/24): 1-1 [
摘要
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79
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本期电子刊
1
本期电子刊
2022 Vol. 65 (23/24): 1-144 [
摘要
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81
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6
本期目录
2022 Vol. 65 (23/24): 6-8 [
摘要
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54
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专稿
14
机器学习在金属增材制造中的应用现状和前景展望
刘志远，丁卯，王沛，陈张伟，杨灿，徐斌，彭太江，刘长勇，沈军
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.23/24.014
增材制造作为一种先进的智能制造技术，能够直接快速、方便高效地制备各种复杂结构金属零部件，受到广泛关注，目前已应用于航空航天、医疗器械等先进制造领域。然而，由于适用于增材制造的金属材料成分有限以及复杂的打印过程容易产生缺陷等问题，使得该技术的大范围工业应用受到了一定程度的限制。机器学习具有出色的数据处理和分析能力，被广泛应用于日常生活和工业生产各领域以提高智能化水平。以金属材料增材制造的工艺窗口建立、打印质量控制、打印金属内部微观组织结构分析、力学性能探究为主线，综述了机器学习在增材制造过程中的应用，讨论了机器学习在金属增材制造领域的发展机遇和挑战，展望了该领域未来的发展前景。
2022 Vol. 65 (23/24): 14-28 [
摘要
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165
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封面文章
30
高性能镁合金激光制造技术研究现状及展望
李坤，马锐津，戴启雷，詹建斌，吴劲舟，白生文，蒋斌，潘复生
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.23/24.030
镁合金作为一种“绿色轻质金属结构材料”，已成为实现轻量化、复杂化、个性化结构制造的必要选择。为满足高端装备对构件高性能的要求，打破传统制造技术的壁垒，柔性度高、清洁度高、精度高的激光制造技术逐渐被采用，以实现结构复杂化及个性化制造。其中，镁合金的激光切割、焊接、表面改性及增材制造是当前激光制造技术发展的主要方向。为此，分别阐述了不同激光制造技术的基本原理、研究焦点和相关研究进展，从材料、工艺、结构、机理等维度，对镁合金激光制造技术的发展进行了总结，并提出以“减形增性”为目标，实时监测等多尺度手段复合的展望。
2022 Vol. 65 (23/24): 30-47 [
摘要
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129
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论坛
50
超快激光陶瓷抛光和纹理加工技术的研究进展
龙雨，陈旭，蒋佶岩，纪昌豪，冯诗和，王成运
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.23/24.050
超快激光在陶瓷表面加工领域的应用已经得到初步证实。介绍了超快激光陶瓷表面加工机理，综述了超快激光在陶瓷表面抛光及纹理加工领域的研究进展，探讨了超快激光在复杂曲面上的加工技术。最后展望了激光抛光和纹理加工技术的发展方向，为利用超快激光提升陶瓷表面综合性能提供借鉴，以进一步拓宽超快激光技术在表面加工领域的应用。
2022 Vol. 65 (23/24): 50-62,71 [
摘要
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92
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63
激光选区熔化增材制造三维双V蜂窝机械超材料及其压缩力学响应
韩昌骏，王再驰，黄俊斐，宋长辉，王迪，杨永强
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.23/24.063
机械超材料（Mechanical metamaterials，MMMs）具有轻量化、高强度、高能量吸收等特点，已经成为航空航天、能源汽车、制造业、军事等领域的研究热点。激光选区熔化（Selective laser melting，SLM）增材制造技术可以成形复杂的微观结构，具有较高的精度和分辨率，适用于复杂金属机械超材料成形。提出了一种基于双V 单元拓扑的3D 机械超材料设计方案，采用SLM 技术成形了不同构型的三维双V 蜂窝机械超材料，通过理论计算、仿真模拟和试验结合探究了各项结构参数对三维双V 蜂窝机械超材料压缩力学响应的影响，实现了可调节的负泊松比机械特性。
2022 Vol. 65 (23/24): 63-71 [
摘要
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58
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72
仿跳虫表皮柔性微结构阵列复型转移制备
张坤，许晓慧，李昕然，郭泽琦，吕湘连，何洋，苑伟政
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.23/24.072
跳虫表皮独特的疏水耐压凹角微结构，为开展飞机表面防/ 除冰研究提供了新的思路。以跳虫表皮为仿生对象，制备了柔性疏水微结构。提出了“复型转移”的制备方法，针对复型和转移过程中出现的结构变形、结构破裂问题，分别通过“软刀硬模”和“界面黏附控制”工艺进行改进。基于“软硬结合”的思想采取“软刀硬模”的刮平方式以避免残余聚二甲基硅氧烷（PDMS）层导致的结构变形，以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜替代PDMS 转移层并进行表面改性，以避免结构层和转移层同质材料之间产生过度黏附。PET 薄膜经氧等离子体改性处理，表面接触角由70° 减小为15°；表面轮廓算术平均偏差
R
a
由112.15 nm 增加到199.74 nm，提升了78.1%；氧/ 碳（O/C）含量比由0.35 增加到0.45。微结构表面接触角为125.2°，弹跳行为中液滴回缩明显。“复型转移”的方法成功实现了柔性微结构的制备，“软刀硬模”的方式明显减小了微结构变形，结构成功复型且变形得到有效控制。PET 薄膜在表面改性后表面活性增加，结构成功转移且破裂减少。经测试，制备的仿跳虫柔性微结构具有良好的疏水性能。
2022 Vol. 65 (23/24): 72-80 [
摘要
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42
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81
超快激光制备铌酸锂基金属叉指电极工艺研究
周天丰，张丹梅，刘朋，李沛桓，谢秋晨，李紫薇，王西彬
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.23/24.081
利用波长1064 nm、脉冲宽度10 ps、重复频率100 kHz 的超快脉冲激光，刻蚀了铌酸锂基底上的银铬双层薄膜，研究了激光能量密度和扫描速度对银铬双层薄膜表面刻蚀沟槽质量的影响以提高沟槽质量。结果表明，激光能量密度5.38 J/cm
2
、扫描速度500 mm/s 是激光刻蚀沟槽的最佳激光参数，沟槽底部基底完整无损，沟槽边缘没有明显裂纹，保证最终刻蚀获得的叉指电极具有优良性能，同时相应的沟槽宽度约为14 μm，使得加工线宽14 μm 及以上的高质量叉指电极成为可能，能够满足生物医学领域声表面波器件对叉指电极的需求。设计并以优化参数加工了一对应用于生物医学领域声表面波器件的叉指电极，其加工精度较高，表面形貌良好，电极间无粘连等缺陷。
2022 Vol. 65 (23/24): 81-89 [
摘要
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90
H13模具钢粘结剂喷射增材制造工艺参数对成形质量的影响
杨永强，黄坤，吴世彪，张越，周瀚翔
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.23/24.090
为了探究H13 模具钢粘结剂喷射成形过程中工艺参数对成形质量的影响，将打印层厚和粘结剂饱和度作为变量，进行了粘结剂喷射成形增材制造试验。对坯体相对密度和尺寸精度及烧结后成形件的显微硬度、表面粗糙度和致密度进行了测试，分析了打印层厚和粘结剂饱和度对成形质量的影响。结果表明，层厚和粘结剂饱和度能够显著影响制件成形质量。随打印层厚的增加，坯体的相对密度降低。粘结剂饱和度的增加会导致坯体尺寸精度和相对密度的降低，引起烧结件表面粗糙度的增大。打印层厚和粘结剂饱和度分别为75 μm 和80% 时，坯体的相对密度达到最大值55.8%，但烧结致密度仅为79.5%。当打印层厚和粘结剂饱和度增加到150 μm 和125% 时，烧结试样获得最高的致密度95.7%，此时显微硬度为785.7HV
1
，弥补H13 模具钢在粘结剂喷射增材制造领域中成形及烧结工艺参数的空白。
2022 Vol. 65 (23/24): 90-97,109 [
摘要
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95
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98
激光加工过程中声发射检测技术的研究进展
谢小柱，欧德亿，刘涛，何家乐，胡伟，龙江游
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.23/24.098
激光加工作为一种先进制造技术，因其强大的加工能力而被广泛应用于仪器仪表、航空航天、医疗卫生和汽车制造等众多行业。但在激光加工过程中仍存在诸如加工机制不明确、加工过程难以实时监测而不能及时反馈加工状态，以及欠缺对加工结构或缺陷的分类和表征等不足之处。研究表明将检测技术与激光加工相结合从而对加工过程进行调控成为一种合理的技术解决方案。在各种检测技术中，声发射技术作为一种动态无损检测技术已经被证明是一种高效灵活的检测方法。将声发射技术与激光加工相结合实现对激光加工过程的在线检测已经成为当前国内外的研究热点。本文综述了国内外学者将声发射技术引入激光加工过程中的研究现状，简述了声发射技术的特性，重点分析了激光加工的声发射技术原理、基于声发射分析方法的激光加工过程研究，以及声发射技术在激光加工领域的研究结果等，并基于当前的不足对其未来发展的方向做出了展望。
2022 Vol. 65 (23/24): 98-109 [
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研究论文
110
三维六向编织复合材料 T 型接头拉脱性能试验研究
李泽江，周良道，姚学锋
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.23/24.110
将复合材料三维编织结构优越特性与T 型接头整体化需求相结合，采用树脂传递模塑RTM 液体成型工艺，设计制造了三维六向编织复合材料T 型接头，针对不同的编织角（20°、30°、40°）及不同的纱线束（6k、9k、12k）下的拉脱性能进行试验研究。试验结果表明，在拉脱载荷作用下，编织角对三维六向编织T 型接头的拉脱性能影响很大，编织角从20° 变为40° 时，拉脱载荷提高了53% ；而纱线束对三维六向编织T 型接头的拉脱性能基本没有影响。纱线从6k 变为12k 时，仅增加了约8% ；拉脱破坏模式均为T 型接头的侧板与底板发生分离。研究成果对整体化复合材料结构设计及研制具有重要的试验指导作用。
2022 Vol. 65 (23/24): 110-115,132 [
摘要
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116
喷丸成形铝合金曲板细节疲劳性能测试与评价
王锋，曾元松，胡国杰，盖鹏涛，尚建勤，周文龙，付雪松
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.23/24.116
研究了铝合金壁板单面喷丸成形细节疲劳性能。针对喷丸成形后产生的翘曲效应，通过点云测绘建模、有限元仿真和电阻应变片监测等手段，分析曲面样件疲劳过程中局部承载应力应变特征，基于SWT 模型评价曲面试样细节疲劳性能。结果表明，在轴向加载180 MPa 名义应力条件下，平板试样板材峰值应力为263 MPa，曲面板材局部应力峰值接近400 MPa。原始态铝合金板细节疲劳性能截止值DFRcutoff 为184.6 MPa ；单面喷丸成形翘曲板材直接测量的DFRcutoff 为182.4 MPa， 基于SWT 模型评估后DFRcutoff 为221.6 MPa。喷丸成形平板的（双面喷丸成形处理）DFRcutoff 为241.4 MPa，比SWT 模型评估值略高（误差小于10%），这是因为SWT 模型评估中没有考虑加工硬化效应。研究表明，WT 模型评估喷丸成形壁板曲面细节疲劳性能是一种较有效的评价方法。
2022 Vol. 65 (23/24): 116-123 [
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124
轮盘裂纹涡流检测可靠性的传递函数方法研究
王静，潘峥，汪洪量，蒋诗超，黄周洲，宋凯
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.23/24.124
可靠性分析是定量评估无损检测技术有效性的核心手段。以航空发动机轮盘为检测对象，以涡流检测为试验方法，针对电火花刻槽无法有效表征真实构件中疲劳裂纹的问题，提出一种基于响应信号的传递函数方法。首先采用涡流检测方法定量获取平板试块的人工刻槽、疲劳裂纹缺陷及目标涡轮盘试块的人工刻槽缺陷信号，然后建立航空发动机轮盘平板试样人工刻槽缺陷与疲劳裂纹缺陷涡流检测数据间的传递函数，得出航空发动机轮盘疲劳裂纹涡流检测可靠性（Probability of detection，POD）曲线。研究结果表明，利用经验方法建立的刻槽与疲劳裂纹之间的传递函数，可在无法获得真实试样的情况下，计算得出涡流检测有效检出的航空发动机轮盘疲劳裂纹缺陷为1.88 mm×0.94 mm，为航空发动机轮盘损伤容限设计及检修计划安排提供了依据，对无损检测方法的应用可靠性研究具有重要指导意义。
2022 Vol. 65 (23/24): 124-132 [
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133
铝合金磨削加工的研究综述
尤芳怡， 钟明杰，刘建春，吴贤，戴秋莲
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.23/24.133
铝合金因为质轻被广泛应用在需要全面减轻自重的场合，特别是航空航天领域。越来越多的零件选择磨削作为最终加工手段，其高效磨削加工需求在不断增大。铝合金因具有较好的塑性，使得其磨削性能较差。不同种类铝合金的磨削性能相差较大，但存在一些共同的问题，如较大的磨削力作用使工件发生变形，磨削过程的塑性变形及磨屑堵塞砂轮造成工件表面质量差。特别是曲面磨抛加工，既要控制面形精度又要控制表面粗糙度，对加工技术提出了新的挑战。学者们通过选择合理的磨削工具、优化磨削参数或者使用磨削液等方法改善工件表面质量；利用超声振动辅助磨削等各种方法来提高铝合金的表面磨削质量。但是如何控制铝合金磨削加工中的塑性变形、解决磨具堵塞以及实现自由曲面的高效精密磨削等问题仍然有待进一步研究。
2022 Vol. 65 (23/24): 133-141 [
摘要
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编辑部公告
《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）》
《航空制造技术》入编《中文核心期刊要目总览》2023版
《航空制造技术》入选中国科技核心期刊
《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
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