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22 中国航空制造技术研究院
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2023年 第66卷 11期
刊出日期：2023-06-01
封面文章
专稿
研究论文
本期目录
本期封面
本期电子刊
论坛——异种材料焊接/连接
 
       本期封面
1 本期封面
2023 Vol. 66 (11): 1-1 [摘要] ( 49 ) HTMLNew PDF (792 KB)  ( 58 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2023 Vol. 66 (11): 1-108 [摘要] ( 84 ) HTMLNew PDF (14266 KB)  ( 124 )
       本期目录
6 本期目录
2023 Vol. 66 (11): 6-8 [摘要] ( 84 ) HTMLNew PDF (542 KB)  ( 75 )
       专稿
14 钛合金TB6连接孔挤压强化残余应力及疲劳寿命试验研究
冯平法，刘嘉辉，王子标，冯峰，张翔宇，沈岳，张建富，王健健，吴志军，郁鼎文
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.11.014
针对钛合金TB6 连接孔，研究直接芯棒挤压强化工艺参数对钛合金耳片的强化效果，表征不同挤压量和挤压次数下连接孔塑性变形量、孔壁残余应力和表面粗糙度，测试挤压强化前后耳片的拉– 拉疲劳寿命，分析疲劳断口的形貌特征及疲劳寿命提升的原因。结果表明，挤压强化几乎不能改善孔壁表面质量，但可以使孔壁发生剧烈的塑性变形，引入一定的残余压应力；随着挤压量的增大，塑性变形量增大，残余压应力引入峰值和深度均明显增大，衰减速度减小，而挤压次数的影响相对较小；挤压强化后疲劳寿命显著提高，经由3% 挤压量挤压强化后的耳片疲劳极限提升至少38%。
2023 Vol. 66 (11): 14-21 [摘要] ( 162 ) HTMLNew PDF (20478 KB)  ( 137 )
       封面文章
22 基于刚度最优区间的机器人搅拌摩擦焊工件位置优化方法
肖聚亮，王能，刘海涛，岳巍，王健，赵慧慧，高嘉爽
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.11.022
航空航天领域存在许多曲面工件需进行搅拌摩擦焊，工业机器人为三维空间曲线的搅拌摩擦焊接提供了一种相当有吸引力的选择，但是搅拌摩擦焊接过程中巨大的轴向力对工业机器人的搅拌头轴向刚度提出极高的要求。为了提高机器人在搅拌摩擦焊接过程中搅拌头轴向刚度，提出一种基于刚度最优区间的工件位置优化方法。首先，构建混联机器人的并联/ 串联机构刚度数据库，以减少刚度计算时间；其次，基于机器人搅拌头轴向刚度提出刚度最优区间的概念，作为优化指标；然后，在考虑无奇异、关节限位、关节连续性和工作空间约束的情况下，进行基于刚度最优区间的工件位置优化算法研究；最后，仿真和试验验证表明，该方法能够通过优化工件位置使机器人始终保持在搅拌头轴向刚度较优的位姿下进行焊接，显著提升了机器人在焊接过程中的焊接刚度。
2023 Vol. 66 (11): 22-31 [摘要] ( 150 ) HTMLNew PDF (27738 KB)  ( 118 )
       论坛——异种材料焊接/连接
34 铝/ 镁异种合金焊接研究现状
朱政强，陈昊，朱云明，郭玉坤，孙亮
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.11.034
镁合金和铝合金由于其轻质高强的特性在航空航天领域中被广泛应用，然而铝/ 镁异种合金的焊接却是一个极具挑战性的任务，因为铝/ 镁物理化学性质存在显著差异，易形成的脆性Al–Mg 金属间化合物严重影响接头强度。本文从焊接方法角度讨论了目前铝/ 镁异种合金焊接研究现状，包括激光焊、TIG 焊、搅拌摩擦焊、超声波焊、磁脉冲焊和一些其他的焊接方法；归纳了国内外为提高铝/ 镁异种合金焊接的综合力学性能做出的各种努力，具体包括采用固态焊接、加中间层、优化焊接工艺参数和复合焊接等来抑制镁铝金属间化合物的生成与长大。最后对铝/镁焊接的研究趋势进行了总结和展望。
2023 Vol. 66 (11): 34-42 [摘要] ( 81 ) HTMLNew PDF (9847 KB)  ( 103 )
43 添加钛箔镁/ 铝异种金属激光焊接研究
周惦武，赵蕾，王新宇，张书迈，刘金水
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.11.043
提出镁上/ 铝下搭接、镁/ 铝层间添加Ti 箔的激光焊接技术，对AZ31 镁合金和6061 铝合金进行焊接，研究钛箔– 激光作用下镁/ 铝接头的组织与性能。结果表明，在激光焊接工艺条件下，添加Ti 箔可实现镁/ 铝有效连接，镁/ 铝接头的剪切强度（线强度）达到58 N/mm，熔池形貌由未添加Ti 箔时的“V”型转变成添加Ti 箔时的“酒杯状”。随着Ti 箔厚度的增加，镁/ 铝接头的熔池深度增加，靠近铝侧基体的Ti 箔部分熔化，Ti 元素分布在熔池内部，生成Ti3Al 化合物；添加Ti 箔抑制镁液和铝液直接接触，避免Mg、Al 反应生成脆性Mg/Al 化合物，添加Ti 箔起到一定的阻隔效果，但Ti 箔的导热系数较低，离激光热源较远，Ti 箔熔化不完全，Ti 箔与母材基体的结合有待提高。
2023 Vol. 66 (11): 43-48 [摘要] ( 91 ) HTMLNew PDF (13392 KB)  ( 110 )
49 转速对含Zr中间层铝/镁搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能的影响
郑洋，任国春，宿振宇，赵梓昊，李亮玉，臧立彬，刘伟，余政哲
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.11.049
对不同转速下含Zr 中间层6061 铝合金/AZ31 镁合金搅拌摩擦焊搭接接头组织结构、力学性能、腐蚀行为的变化进行了研究。结果表明，Zr 中间层抑制了接头表面飞边和内部隧道等缺陷，焊材通过搅拌区的机械互锁结构与搭接界面反应生成的金属间化合物实现了机械与冶金结合。随转速的提高，接头搅拌区内焊材的热塑性流动强度和机械互锁程度逐渐加强，其中的Zr 碎片和条带组织尺寸有所变小；接头的热力影响区/ 搅拌区界面宽度及搭接界面宽度均趋于增大。接头横截面沿前进侧和后退侧的硬度分布不对称，在焊接中心线附近具有较高硬度；接头的拉伸剪切载荷随转速的提高先增加后减小，剪切断裂位置发生在接头热力影响区/ 搅拌区界面处。接头在3.5% NaCl溶液中具有差异化的腐蚀行为，铝合金以均匀腐蚀为主，镁合金以局部点蚀为主，Zr 中间层未发生明显腐蚀，提高转速在一定程度上降低了接头的腐蚀性能。
2023 Vol. 66 (11): 49-58 [摘要] ( 113 ) HTMLNew PDF (20470 KB)  ( 94 )
59 Al/Mg 搅拌摩擦点焊–钎焊接头的微观组织与拉伸剪切性能研究
谢吉林，汪洪伟，陈玉华，刘文阔，张体明，王善林
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.11.059
采用搅拌摩擦点焊– 钎焊工艺进行2A14 铝合金和AZ31 镁合金的连接，使用扫描电子显微镜（Scanning electron microscope，SEM）、能量色散谱（Energy dispersive spectroscopy，EDS）和X 射线衍射仪（X–ray diffraction，XRD）研究不同参数下接头的微观组织、化学成分及物相组成，采用电子万能试验机对接头进行拉伸剪切性能测试。研究结果表明，搅拌区主要由Al–Mg 系金属间化合物和少量MgZn 相、MgZn2 相组成；热力影响区主要由富Zn 固溶体和Mg7Zn3 相组成；热影响区靠近铝合金处的锌钎料没有与其他元素发生反应，靠近镁合金处的锌钎料与镁元素发生反应，生成了Mg–Zn 系金属间化合物。当轴肩下压量为0.5 mm，搅拌头旋转速度为950 r/min 时，接头的拉伸剪切载荷达到最大值7.6 kN。
2023 Vol. 66 (11): 59-65，76 [摘要] ( 70 ) HTMLNew PDF (15911 KB)  ( 58 )
66 不锈钢与6061铝合金旋转摩擦焊接接头组织与力学性能
许辉，夏佩云，张选明，闫学文，朱帅，封小松，袁雅俊，周佳俊
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.11.066
采用旋转摩擦焊接技术进行了1Cr18Ni9Ti 不锈钢与6061 铝合金的焊接，分析不同工艺参数下钢铝旋转摩擦焊接头的焊缝成形、显微组织和力学性能。结果表明，不锈钢与铝合金的连接界面发生元素扩散并形成一定厚度的结合层，提高旋转速度能够增加结合层的厚度，随着顶锻力的提高，结合层的厚度先增加后减小。钢铝界面处的铝合金晶粒发生拉长变形，出现晶粒细化现象。靠近接头界面处硬度相对较高，接头拉伸强度随着旋转速度和顶锻力的提高先增加后下降，在旋转速度为600 r/min，顶锻力为3.8 kN 时获得1Cr18Ni9Ti 不锈钢与6061 铝合金接头抗拉强度值最高为262 MPa。断裂位置主要位于钢铝连接界面，部分位于铝合金侧，焊接断口存在小而浅的韧窝。
2023 Vol. 66 (11): 66-70 [摘要] ( 212 ) HTMLNew PDF (7723 KB)  ( 67 )
71 工艺参数对TiNi 合金/TC4 钛合金超声波焊焊接接头形貌和力学性能的影响研究
吴鸿燕，陈炯，桑玉蕊，陈玉华，王理涛
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.11.071
采用超声波焊对镍和纯铝作为过渡中间层材料的TiNi 记忆合金和TC4 钛合金异种材料进行焊接，研究了不同工艺参数对TiNi/TC4 异种金属焊接接头形貌和力学性能的影响规律。结果表明，Al 中间层接头界面附近材料的塑性变形程度要远大于Ni 中间层接头中的塑性变形，并且有大量的Al 被挤出界面。焊接时间和压力对焊接接头的抗拉剪力有明显影响，接头的抗拉剪力随着焊接时间和焊接压力的增加先增大后减小。超声波焊接过程还会改变焊缝区材料的显微硬度，平行于结合面方向，焊核位置相比于未焊接的母材硬度有小幅度的增加，垂直于结合面方向，越接近结合界面，材料的硬度越高，但两者的增幅一般不超过10%。
2023 Vol. 66 (11): 71-76 [摘要] ( 206 ) HTMLNew PDF (12314 KB)  ( 57 )
       研究论文
78 DD5 与GH3039高温合金钎焊接头的微观组织与力学性能研究
尚泳来，陈波，贾崇林，毛唯，李文文，静永娟
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.11.078
采用Co50NiCrWB 钎料在1160 ℃ /15 min 条件下进行了熔化润湿试验，并钎焊得到DD5 与GH3039 异质高温合金接头，分析了接头的显微组织和力学性能。试验结果表明，Co50NiCrWB 钎料在DD5 和GH3039 高温合金表面的润湿性能良好，接头包括钎料反应区与扩散影响区，反应区主要物相为溶有Cr 的Ni–Co 基固溶体、富Cr 硼化物相和富Co、Cr、W、Re 的硼化物相。钎焊接头在900 ℃的拉伸性能平均值达到193 MPa，900 ℃ /40 MPa 下的接头持久寿命最高达到221 h。拉伸试样断口观察表明断裂发生在钎料反应区，呈脆性断裂特征。
2023 Vol. 66 (11): 78-83 [摘要] ( 110 ) HTMLNew PDF (26993 KB)  ( 125 )
84 激光选区熔化TC4 合金在HF–H2O2体系的化学抛光研究
李紫杨，吴松全，杨义，王皞，黄爱军
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.11.084
采用HF–H2O2 溶液对激光选区熔化TC4合金进行化学抛光。以抛光前、后试样表面的形貌、粗糙度、光泽度、失重和减薄率为指标，探究抛光时间、H2O2 浓度对样品表面抛光效果的影响。结果表明，随抛光时间增加，粗糙度逐渐降低，光泽度、失重率和减薄率逐渐提高；随HH2O2 浓度增大，粗糙度先降低后增大，光泽度、失重率和减薄率则先提高后降低。其中，在HF/H2O2 体积比1：5、时间8 min 时，钛合金表面的抛光效果较好，试样表面粘附的粉末完全去除，表面粗糙度Ra 达到（3.5±0.3）μm、表面光泽度达到（80.3±0.7）GU，相对于打印态表面（Ra（13.3±0.8）μm、光泽度（0.9±0.3）GU）显著提升。同时也探讨了钛合金在HF–H2O2 体系的化学抛光机理。
2023 Vol. 66 (11): 84-89 [摘要] ( 147 ) HTMLNew PDF (13313 KB)  ( 75 )
90 增材制造金属点阵结构性能研究进展
黄安坤，温耀杰，张百成，曲选辉
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.11.090
点阵结构是一种三维规则排列的多孔结构，具有高比强度、高比刚度及优异的散热性能，是结构功能一体化设计的主要载体。由于点阵结构零件的结构复杂，传统加工方法无法直接制备。增材制造技术是一种通过分层制造方式构建三维实体零件的新型制造技术，在复杂结构制造方面具有独特优势。通过增材制造点阵结构零件可以极大地降低制件重量，提高综合力学性能，在航空航天、能源、车辆工程等领域展现出巨大的技术优势。本文对增材制造金属点阵结构、极小曲面结构、拓扑优化结构等复杂零件结构相关研究进行了总结与归纳，从力学性能、轻量化、能量吸收、散热吸声等应用方向进行了综述，最后总结并展望了金属增材制造点阵结构的优势与发展方向。
2023 Vol. 66 (11): 90-101 [摘要] ( 235 ) HTMLNew PDF (14263 KB)  ( 206 )
102 薄盘工件不平衡量在线测算及去重试验研究
张仕海，朱冶诚
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.11.102
基于薄盘类零件具有较大径厚比，且不平衡量可以看作分布在一个平面内的特点，提出一种基于夹载工件前后机床主轴不平衡振动信号的变化而间接、在线测算薄盘类工件不平衡量的方法。基于附加不平衡振动检测系统、复合数控机床的主轴准停、刀具定位及去重控制等功能，提出薄盘工件不平衡量在线去重校正的理念。通过试验证实了工件不平衡量在线测算及校正的可行性。本研究可以在无动平衡机的条件下实现薄盘工件不平衡量的在线测算与去重校正，在节省工件平衡成本、提高工件平衡效率与加工精度等方面具有参考价值。
2023 Vol. 66 (11): 102-106 [摘要] ( 72 ) HTMLNew PDF (2272 KB)  ( 229 )
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22 《航空制造技术》被EI数据库收录★
22 《航空制造技术》被中国科学引文数据库(CSCD)核心库收录
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（2024）来源期刊
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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国际标准刊号：ISSN1671-833X
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