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《航空制造技术》论文模板
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2023年 第66卷 19期
刊出日期：2023-10-01
封面文章
专稿
本期目录
本期封面
本期电子刊
论坛——热端部件制造
专题——测量技术
专题——异种材料焊接
 
       本期封面
1 本期封面
2023 Vol. 66 (19): 1-1 [摘要] ( 25 ) HTMLNew PDF (2030 KB)  ( 64 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2023 Vol. 66 (19): 1-108 [摘要] ( 30 ) HTMLNew PDF (16401 KB)  ( 73 )
       本期目录
6 本期目录
2023 Vol. 66 (19): 6-8 [摘要] ( 26 ) HTMLNew PDF (425 KB)  ( 127 )
       专稿
14 热冲击环境下涂层/基底界面的微观形貌及元素扩散规律研究
杨来侠，高伟，赵晋超，高扬，徐超
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.19.014
针对热障涂层在高温环境中长期服役的需求，研究热障涂层在热冲击环境下涂层/基底界面形貌演变及元素扩散规律。通过自主搭建的石英灯加热平台对热障涂层进行热冲击试验。利用SEM 和EDS 对热冲击后涂层/基底界面的微观形貌及元素分布进行分析，利用Boltzmann-Matano扩散模型计算了涂层/基底界面Al 元素的扩散系数。结果表明，沉积态的热障涂层中黏结层（BC）主要由β和γ相组成，并且在涂层/基底界面已经出现扩散区；随着热冲击试验的进行，Al元素快速消耗致使BC 层和基底间Al 元素浓度梯度转变，Al元素开始向外扩散，部分拓扑密堆（TCP）相中富集的难熔元素可以重新固溶到基底中，最终各元素在界面区的分布逐渐均匀；Al元素的扩散系数在热冲击试验开始前为正值，到600次热冲击循环后为负值，且扩散系数的最大值均出现在涂层/基底界面处，距离界面越大，扩散系数就越低。
2023 Vol. 66 (19): 14-21 [摘要] ( 69 ) HTMLNew PDF (6824 KB)  ( 139 )
       封面文章
22 阵列射流空间填充水滴形Kagome桁架的靶面冷却性能多目标优化
徐亮，冉泓鑫，阮麒成，席雷，高建民，李云龙
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.19.022
近年来随着4D打印技术的兴起，力学性能优异的Kagome 桁架结构作为新型的扰流单元逐步应用于高换热设备。针对火焰筒中的阵列射流结构，在其射流空间置入水滴形Kagome 桁架结构，通过试验验证数值模拟方法；采用数值模拟计算方法，研究了结构参数对靶面换热特性的影响；基于计算数据，拟合了靶面努塞尔数和压损的关联式，并计算出在该结构参数范围下的最优结构。结果表明，拟合二阶响应面模型准确，预测误差小于1.70%。桁架单元结构参数d和α对平均努塞尔数Nuave的影响比较显著，d、α、β2 和α*β 对压损系数Cp的影响比较显著。在最优结构参数d = 1.000 mm，α = 45.001°，β = 46.623° 的情况下，Nuave、Cp 和综合影响因子F的优化结果与模拟结果误差分别为1.24%、0.18% 和1.20%。优化件相比于试验件Cp 减少了0.93%， Nu增加了12.78%，F增加了3.13%。
2023 Vol. 66 (19): 22-32 [摘要] ( 33 ) HTMLNew PDF (18922 KB)  ( 14 )
       论坛——热端部件制造
36 基于多种莫来石纤维的硅基陶瓷型芯增强机制及性能研究
牛书鑫，刘智鹏，周婷婷，司远，李鑫，骆宇时，王东升，郭新龙，石振梅，焦琦，张腾飞，许西庆
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.19.036
分别以多晶、非晶莫来石纤维为增强相制备氧化硅基陶瓷型芯，探究纤维种类对型芯性能的影响。非晶纤维在促进方石英析晶、降低收缩率、提高气孔率方面的效果低于多晶纤维。相比于多晶纤维，非晶纤维具有较多结构缺陷，纤维与基体通过扩散传质形成紧密的结合，显著提高型芯的强度和抗蠕变性能，而且非晶纤维的亚稳态结构在碱性溶液中具有较高的化学活性，使型芯表现出优良的溶蚀性。非晶莫来石纤维质量分数为3% 的硅基陶瓷型芯表现出优异的综合性能，其室温弯曲强度达27.7 MPa，高温弯曲强度为22.4 MPa，高温蠕变为0.31 mm，溶蚀率为1.26 g/min，能够很好地满足空心叶片的浇注需求。
2023 Vol. 66 (19): 36-40,47 [摘要] ( 32 ) HTMLNew PDF (2727 KB)  ( 60 )
41 微小孔电火花–钻削无变质层复合加工技术研究
罗学科，李若冰，刘建勇，李殿新，杨晓宇，寇鹏远，刘家豪，叶志杰
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.19.041
为实现航空涡轮叶片气膜孔的无变质层加工需求，研制了电火花–钻削复合加工系统。基于复合加工需求，优化设计了数控系统架构，以实现电火花加工主轴和钻削主轴的双轴协同控制，进而确保电火花加工与钻削加工的互不干涉；同时实现电主轴转速自动控制和进给轴速适配性调节。基于复合加工系统，开发了无变质层的微小孔复合加工工艺技术。加工过程中，首先由电火花加工主轴完成微小孔加工，然后通过钻削刀具将电火花加工完成的小孔进行扩孔加工，以完全去除微小孔孔壁变质层。基于该工艺技术，开展了直孔和20° 斜孔复合系列加工试验。在微小孔直孔复合加工中，公差范围为（0.315 ± 0.003） mm。试验结果表明，电火花–钻削复合加工具有加工效率高、孔壁无变质层、孔型精度高等优点。
2023 Vol. 66 (19): 41-47 [摘要] ( 56 ) HTMLNew PDF (6561 KB)  ( 171 )
48 航空发动机用自愈合碳化硅陶瓷基复合材料研究进展
单庆亮，胡建宝，李浩林，杨笑言，苟凌轩，陈建军
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.19.048
为满足高性能航空发动机在高温燃气环境下长时间使用要求，碳化硅基自愈合陶瓷基复合材料（SHCMC）正朝着抗高温水蒸气侵蚀的方向发展。本文首先从SHCMC 的应用要求出发，阐述了SHCMC 的结构设计原则；并以近年来SHCMC 的氧化研究进展为出发点，详细综述了目前SHCMC 所面临的挑战；在此基础上，从提高自愈合玻璃相高温水蒸气条件下稳定性出发，介绍了目前SHCMC 的研究进展。一种在水蒸气条件下具有宽温区高效愈合能力的陶瓷基复合材料符合未来发展的趋势。
2023 Vol. 66 (19): 48-58 [摘要] ( 82 ) HTMLNew PDF (18686 KB)  ( 199 )
59 GH4169高温合金高速切削表层微观组织分布规律研究
周金华，刘次杰，舒爱玲，赵超群，任军学，张渝
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.19.059
高速切削过程中，剧烈的塑性变形和极高的切削温度容易引起已加工表层材料的微观组织缺陷，从而成为工件服役过程中疲劳断裂的潜在风险。本文结合试验测试和有限元仿真研究了GH4169 高温合金高速加工表层材料的微观组织演变规律及形成机制。开展了高速正交切削试验，并通过电子背散射衍射（EBSD）技术观测了已加工表层材料的微观组织。随后，基于修正的Johnson – Cook 本构模型建立了GH4169 高温合金高速正交切削有限元分析模型，并获得切削过程中工件表层材料的温度场和应变场。结果表明，已加工表层材料的温度、应变和微观组织均呈现梯度分布特征，近表层材料的晶粒细化至纳米级。切削过程中产生的梯度分布的力– 热载荷是导致已加工表层材料微观组织呈现梯度分布的原因。
2023 Vol. 66 (19): 59-66 [摘要] ( 46 ) HTMLNew PDF (34357 KB)  ( 50 )
67 航空发动机铸造叶片工艺基准快速制备技术研究
崔传辉，李翊萌，陈志同，朱正清
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.19.067
高效数控加工是航空发动机叶片生产的发展趋势。针对目前铸造叶片数控加工中因基准不确定、难以实现高效加工的问题，提出了一种工艺基准快速制备技术。首先，通过在机测量或专用量具快速获取叶片型面数据。其次，设计含惩罚项的适应度函数，并采用改进的粒子群算法配准叶片型面数据及叶片理论模型。然后，以叶片叶身型面为基准在叶片榫头或辅助夹具上制备出工艺基准，保证后续数控加工中叶片装夹的准确性、快速性及可靠性。最后，经过实例验证，该技术可快速、高精度地实现铸造叶片基准的制备，满足了铸造叶片的高效生产需求。
2023 Vol. 66 (19): 67-74 [摘要] ( 43 ) HTMLNew PDF (20986 KB)  ( 65 )
       专题——测量技术
76 机匣安装边接触应力测量方法与分布规律研究
艾延延，王银虎，刘玉，田晶，付鹏哲，刘仕运
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.19.076
为了实现航空发动机机匣安装边结合面接触应力测量与分布规律研究，基于一种具有超宽压力监测范围的MXene 柔性压力传感器建立了机匣安装边接触应力动态测量系统，将其安装在两层安装边之间，并铺设13个测点，根据传感器的电阻变化率时域响应及压力标定曲线，实时获得对应测点的应力变化。将试验结果与仿真结果进行对比，趋势吻合良好，应力误差均低于7%。并开展结构参数与预紧力矩对接触应力影响规律的研究，得到提高密封性能的措施。研究表明，所建立的分析方法和测量系统可以准确实现接触应力的动态测量，影响规律分析可以为安装边密封设计提供参考。此外，研究方法具有普遍的适用性，对实现不同机匣安装边接触应力测量与规律分析具有一定的指导意义。
2023 Vol. 66 (19): 76-83 [摘要] ( 46 ) HTMLNew PDF (10894 KB)  ( 31 )
84 叶片六点优化定位规划技术研究
张云，许志勇
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.19.084
叶片具有结构复杂、自由曲面多等特点。为解决叶片密集测量数据与其CAD 模型的预配准定位问题，提出六点优化定位算法进行预配准。结合六点定位原理与预配准分析技术，在榫头基准面上建立原始坐标系，对六点的主次方向进行定位误差分析配准运算，减小每个测点的误差，使CAD 模型与理论模型达到吻合状态，最后完成6个自由度的点分布，得到最终的叶片模型预配准控制点集。避免了ICP 算法对大量点云数据处理的繁琐计算，实现了批量叶片在六点优化定位后的密集测点优化预配准，且定位精度均在0.02 mm 左右。六点优化定位与典型六点定位进行配准结果对比分析表明，叶片六点优化定位算法预配准精度均在0.02 mm 左右，满足叶片模型预配准精度要求。
2023 Vol. 66 (19): 84-92 [摘要] ( 47 ) HTMLNew PDF (7774 KB)  ( 21 )
       专题——异种材料焊接
93 铌合金与不锈钢异种金属焊接技术研究进展
陈国庆，甘展华，张戈，冷雪松
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.19.093
铌与不锈钢作为重要的结构材料，在航空航天领域得到广泛应用。然而，二者焊接时容易生成脆性金属间化合物且接头内部焊接残余应力大，容易引发接头开裂。本文针对铌合金与不锈钢焊接的研究现状，综述了目前铌与不锈钢主要连接方式：爆炸焊、钎焊和熔焊等。爆炸焊和钎焊虽然能够抑制焊接裂纹，但爆炸焊接复杂的焊接工艺和钎焊较低的接头强度难以满足铌/不锈钢复合结构的应用需求。熔化焊接接头残余应力大，焊缝内部存在较多脆性Nb–Fe 金属间化合物，导致接头力学性能较低。针对上述问题对铌合金与不锈钢熔化焊接进行了展望：开展有限元模拟工作指导焊接工艺优化，向焊缝中引入第3 组元改善铌与不锈钢的焊接性并探索合理的热处理工艺提高接头强度。

 
2023 Vol. 66 (19): 93-99 [摘要] ( 33 ) HTMLNew PDF (3539 KB)  ( 110 )
100 刷式密封结构GH4169+Haynes214电子束焊接组织及密封性能研究
刘颖，张世伟，周坤，张博贤，杨朝曦
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.19.100
为了发展航空用先进的柔性密封技术，采用电子束焊接对GH4169+Haynes214 刷丝进行了刷式密封结构的研制，研究了不同的焊接工艺对焊缝成形规律的影响，焊接接头的组织特征、显微硬度及密封性能。结果表明，采用电子束焊接技术能够获得成形良好、无裂纹和气孔的焊接接头。焊缝组织为横向短枝晶、长主轴的树枝状晶，主要是由γ 相、γ' 相及γ'' 相（ Ni3Nb）构成，在横向枝晶间形成共晶组织（γ + Laves）。熔合线区的碳化物在热循环下发生了长大，在晶界上团聚。焊接接头的显微硬度呈近似对称分布，焊缝区域的平均硬度约435HV，小于GH4169 母材（ 约540HV），由于焊缝区域主要为Haynes214，其Ni 和Al 的含量高，在焊缝凝固时Haynes214 与GH4169 的合金元素发生了混合，凝固后的焊缝组织差异引起显微硬度变化。刷式密封结构常温（20 ℃）和高温（403 ℃）的泄漏率均小于20 g/s。常温（20 ℃）下泄漏系数稳定在0.006 附近，小于预期泄漏系数0.007，当加温到403 ℃条件时，随着压力升高泄漏系数逐渐升高，最终稳定在0.004 左右，表明刷式密封结构具有优越的密封性能，可在航空航天发动机上推广应用。
2023 Vol. 66 (19): 100-106 [摘要] ( 36 ) HTMLNew PDF (12746 KB)  ( 62 )
  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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主管：中国航空工业集团有限公司
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电话：010-85703109/3877-291
在线投稿:http://www.amte.net.cn
国际标准刊号：ISSN1671-833X
国内统一刊号：CN11-4387/V
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