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2023年 第66卷 20期
刊出日期：2023-10-15
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——高能束表面改性
本期封面
1
本期封面
2023 Vol. 66 (20): 1- [
摘要
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14
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本期电子刊
1
本期电子刊
2023 Vol. 66 (20): 1-135 [
摘要
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16
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本期目录
6
本期目录
2023 Vol. 66 (20): 6-8 [
摘要
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15
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专稿
14
织构化钛合金减阻及耐腐蚀性能分析
曾群锋，田一伟，何万军，林乃明
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.20.014
寻找适合于航行体表面的新型防污减阻手段长期以来都是航行体研究领域的热点。钛合金具有密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀等优良特性，被广泛用于航行体外壳、桨叶等结构。在钛合金实现表面微织构减阻具有广泛的应用前景和重要的研究意义。本研究在TC4 钛合金表面制造出具有连续结构的表面微织构，通过光镜观察、激光光聚焦观察等方式对其表面形貌进行表征，并采用悬挂位移式阻力测试法和电化学腐蚀磨损试验分析表面织构在一定流速下的减阻效果及耐腐蚀性能。试验结果表明，与光滑表面相比，具有一定连续性结构的非光滑表面能够减小流体的表面摩擦阻力；合理的表面微织构能显著减小钛合金材料表面摩擦系数，降低摩擦阻力，同时降低摩擦腐蚀电位，提高航行体结构在海洋环境下的耐腐蚀能力与工作寿命。
2023 Vol. 66 (20): 14-19 [
摘要
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48
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封面文章
20
面向先进热障涂层的陶瓷材料研究进展
耿洪滨，宋艺，张晓东，梁逸帆，王昊，王铀
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.20.020
热障涂层利用陶瓷层的隔热性和抗腐蚀性可以有效保护航空发动机或陆用燃气轮机中热端部件的合金基体。然而，不断追求更高的服役温度会导致表面涂层的降解、分层和过早失效。为了满足未来先进热障涂层系统的服役需求，必须开发新的陶瓷材料。本文综述了近年来先进热障涂层陶瓷材料的研究进展，包括氧化钇部分稳定氧化锆（Yttria partially stabilized zirconia，YSZ）、A
2
B
2
O
7
型化合物、稀土钽酸盐、稀土磷酸盐、高熵稀土陶瓷材料、磁铅石型六铝酸盐氧化物和自愈合材料，分别归纳了它们的性质和性能，总结各种材料现阶段发展的优势和不足，最后展望了热障涂层材料的发展方向，为开发新的热障涂层提供指导。
2023 Vol. 66 (20): 20-35 [
摘要
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论坛——高能束表面改性
38
激光冲击强化改善增材制造金属疲劳性能
易敏，张璇，胡文轩，周留成，刘士杰，郑大勇
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.20.038
激光冲击强化作为一种有效的金属表面改性技术，在提升增材制造金属疲劳性能及服役寿命方面，展现出了令人振奋的应用前景。本文首先简要介绍了激光冲击强化技术和增材制造技术的发展及分类，然后综述了激光冲击强化作为后处理方式改善增材制造金属疲劳性能的研究进展，并从激光冲击强化调控表面附近的孔隙率、微观组织结构、残余应力等方面阐述了疲劳性能得以提升的机制；同时总结了激光冲击与增材制造复合工艺对增材制造金属疲劳性能的改善效果，并从表面残余压应力及其分布深度分析了疲劳性能大幅提升的原因；最后总结并展望了激光冲击强化在提升增材制造金属疲劳性能方面亟待开展的研究方向。
2023 Vol. 66 (20): 38-49 [
摘要
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50
激光冲击强化技术研究和多尺度模拟综述
宋世杰，杜欣，赵建锋，周留成，阚前华，张旭
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.20.050
激光冲击强化技术是一种利用高功率密度和短脉冲的激光对材料表面进行强化处理的新型表面改性技术，能够在材料表面形成梯度纳米结构并产生有益的梯度残余压应力场，有效提高材料的力学性能。本文介绍了激光冲击强化技术的发展历史和研究现状，并就该技术的应用前景进行了展望。随后，分析了激光冲击强化技术的原理，并分析了激光冲击诱导产生的残余应力和梯度纳米结构对材料的强化作用。综述了激光冲击强化技术对材料强韧性、抗疲劳性、耐磨性和抗应力腐蚀开裂能力的影响，最后从宏观、介观、细观、微观和纳观5 个尺度介绍了激光冲击强化技术的多尺度模拟研究，并对比了不同尺度模拟手段的差异。
2023 Vol. 66 (20): 50-72 [
摘要
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73
淬火温度对Fe基合金/B
4
C电子束重熔复合涂层组织和性能的影响
骆宗安，周宏宇，王宇豪，张潜，余焕
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.20.073
电子束重熔制备Fe基合金/B
4
C复合涂层存在残余应力、硬质相分布不均匀和脆性大等缺点，为进一步改善复合涂层的综合性能，研究了不同淬火温度+ 低温回火热处理工艺对涂层组织、硬度和耐磨性的影响。结果表明，在950/1000/1050/1100 ℃淬火+200 ℃回火后，硬质相形态由平行排列的长条片层状M
2
B相裂解转变为圆润的棒状组织，周围缠结的网状M
23
（C，B）
6
相解离球化为颗粒组织。XRD 分析表明，热处理工艺有效减少了重熔复合涂层的残余应力，物相类型保持不变。热处理后涂层的平均显微硬度随淬火温度的升高先增加后减小，1050 ℃淬火+200 ℃回火时硬度达最高值970.9HV
0.1
。1050 ℃淬火+200 ℃回火时磨损失重达最小值0.10961 g，相比未热处理复合涂层的磨损失重降低18.7%。涂层表面磨损形貌为犁沟、白点和条状磨痕，磨损机制主要为磨粒磨损。
2023 Vol. 66 (20): 73-79,92 [
摘要
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18
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80
钛合金叶片模拟件激光冲击诱导层裂行为研究
孙汝剑，孟祥峰，姜盎然，曹子文，王新宇，车志刚，吴俊峰，邹世坤
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.20.080
本文针对航空发动机叶片激光冲击诱导层裂问题，根据航空发动机压气机叶片设计具有特征叶型的叶片模拟件（叶面夹角为11°），探究其多次激光冲击下的层裂行为，并进一步利用不同厚度平板试样研究试样厚度以及光斑形状对层裂产生位置的影响。研究结果表明，采用25 J、4 mm方形光斑冲击变厚度TC17钛合金叶片模拟件，冲击面出现凹陷变形，叶片宏观呈现翘曲变形，6次冲击后产生层裂，8次冲击后背面出现局部剥落。激光冲击诱导层裂与试样厚度正相关，随着试样厚度的增加，层裂产生的冲击次数阈值升高。然而，层裂的产生与否却与光斑形状无明显关系，圆形光斑和方形光斑均可诱导出层裂。层裂易产生于Cr和S等元素富集形成的软化区，激光冲击诱导层裂不仅与冲击波的传递特性有关，还可能与成分偏析、富集等材料缺陷相关。
2023 Vol. 66 (20): 80-85 [
摘要
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86
曲轴用42CrMo钢激光重熔数值模拟与试验验证
李新凯，孙佳泉，胡露瑶，钟盛，廖茜，吕汝金，魏德强
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.20.086
为探究曲轴用42CrMo钢在激光重熔处理过程中熔池流动和形貌演变规律，建立高度拟合原始形貌的二维仿真模型，利用有限元法对不同激光功率下试样表面进行仿真分析，并结合试验对比分析表面粗糙度和显微硬度变化规律。结果表明，利用熔池流动模型可良好预测42CrMo钢表面熔池流动和表面微起伏变化；熔池内部流速呈现先增大后减小趋势，通过调控激光功率可在实现表面重熔的同时提升试样表面质量；经激光重熔处理后42CrMo钢表面硬度显著提升，达到曲轴工况需求；仿真模型对表面粗糙度和熔池深度预测结果与试验结果基本吻合。
2023 Vol. 66 (20): 86-92 [
摘要
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研究论文
94
喷丸覆盖率对7B50–T7751铝合金裂纹扩展速率的影响
杨辉，骆学涛，尹佳，王梦泽，胡彦华
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.20.094
喷丸强化通过改变材料的表面粗糙度、显微硬度和残余应力等表面完整性来影响材料的疲劳裂纹扩展性能。本文采用两种不同喷丸覆盖率（100% 和300%）对7B50–T7751铝合金表面进行喷丸强化，使用粗糙度仪、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等对强化后的试样进行表面完整性表征，对喷丸处理后的试样进行疲劳裂纹扩展试验，并对疲劳断口进行分析，研究不同喷丸覆盖率对疲劳裂纹扩展速率的影响。试验结果显示，喷丸降低了试样的裂纹扩展速率，提高了试样的疲劳裂纹扩展寿命。在喷丸覆盖率为100%~300%范围内，覆盖率为300% 疲劳试样的疲劳裂纹扩展性能相对较好，主要是由于喷丸强化在试样表层引入了一层有益的压缩残余应力层，提高了试样表层的硬度。
2023 Vol. 66 (20): 94-99 [
摘要
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100
一种面向蒙皮对缝测量的双线结构光标定方法
鲁小翔，黄翔，李根，赵子越，孟亚云
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.20.100
针对双线结构光蒙皮对缝测量系统对光平面高精度标定的需求，提出一种基于二维靶标的双线结构光平面标定方法。首先以靶标平面上的基准点为输入，构建靶标平面位姿解算模型，获取其在相机坐标系下的平面方程；然后依据相机的线面模型，对拟合控制点进行深度重建；最后使用特征值法对去噪后的拟合控制点集进行拟合，完成双线结构光平面标定。试验表明，该方法能够同时完成测量系统中两个光平面的标定；标定后系统的对缝间隙重复测量精度优于0.050 mm，对缝阶差重复测量精度优于0.030 mm。
2023 Vol. 66 (20): 100-108 [
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109
激光立体成形钛合金角盒的组织与性能研究
孙小峰， 荣婷，占小红
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.20.109
民用飞机机翼外翼壁板常采用T 型长桁结构，其中机翼根部的长桁连接结构是重要的传力结构，主要采用与之相对应的角盒进行连接。本文利用激光立体成形技术对民用飞机的钛合金长桁对接角盒进行打印制造，并对其显微组织的演变规律、力学性能及缺陷进行研究。研究结果表明，随炉试样内部显微组织为细小杆状的α 相，不存在性能的各向异性，均为网篮组织。试
块X
、
Y
、Z 3 个方向抗拉强度均高于889 MPa，且其偏离
X
、
Y
、
Z
3个方向的拉伸强度平均值的程度及离散度不超过5%，整体性能较好；试样拉伸断裂属于韧性断裂，拉伸断口由纤维区、放射区、剪切唇区3部分组成，疲劳断裂是塑性断裂，且在疲劳断裂中，二次裂纹连续且密集。加工后试样的尺寸与成形质量都符合行业使用要求。
2023 Vol. 66 (20): 109-117 [
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118
工艺参数对CFRP切削次表面损伤的影响
骆迎昕，梁青霄，候国义，曹思鹏
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.20.118
研究了工艺参数对CFRP 加工温度及次表面损伤的影响，开展了包含刀具前角、后角以及切深3 种工艺参数在6种纤维切削角（Fiber cutting angle，FCA）下的直角切削试验，并测量了切削温度。结果表明，前角的增加会减小刀具挤压作用从而减小切削力与表面温度。在
θ
=90°时，前角与后角的增加会有效抑制次表面损伤的出现；在
θ
=120°时，前角增大会造成次表面纤维弯折角减小与纤维断裂损伤明显增加；在
θ
=150°时，弯曲断裂会造成明显的锯齿状加工表面，前角与后角的增加均能有效减少次表面损伤的产生。切深的增加会导致切削力和加工表面温度增加，并显著增加次表面损伤。
2023 Vol. 66 (20): 118-125 [
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126
基于多因素约束的复合材料成型制造进罐计划排程方法研究
孙琳， 郑绍祥
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.20.126
航空复合材料零件制造过程中，热压罐作为关键设备，需要接受多个铺叠工段的复合材料预制件，按照设备面积、资源、零件数量、工艺参数、工艺约束以及工装设备等多种约束条件进行组包进罐固化。为了提高热压罐设备的生产计划排程效率，考虑复材零件多品种、小批量以及多因素约束特点，提出了基于多因素约束的复合材料成型制造进罐计划排产方法，并成功应用于某复材零件制造企业。通过实际生产数据验证，基于多因素约束的进罐计划排产方法不仅能够实现对生产的指导，还提高了进罐计划排产效率。
2023 Vol. 66 (20): 126-133 [
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
《航空制造技术》被中国科学引文数据库(CSCD)核心库收录
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国际标准刊号：ISSN1671-833X
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