电磁铆接作为一种主要应用于航空航天制造领域的新型铆接工艺，在钛合金等难成形材料铆钉的铆接、复合材料结构铆接、干涉配合紧固件安装、接头寿命提高等方面和传统铆接相比具有明显优势。本文回顾了我国电磁铆接技术发展的历程，介绍了电磁铆接技术的特点，分析了国内电磁铆接技术发展应用中存在的问题，认为开展电磁铆接技术的应用研究和制订电磁铆接工艺规范已成为我国电磁铆接技术发展的当务之急；提出进行电磁铆接技术应用研究、编制电磁铆接工艺规范、研制自动化电磁铆接系统、应用电磁铆接技术进行绿色装配4 个发展方向；认为进一步推广和应用电磁铆接技术是推动航空工业实现绿色装配和智能装配的必由之路。

电磁铆接是一种电磁力驱动加载的铆接技术，其铆接驱动力是影响铆钉成形质量的关键因素。为了掌握电磁铆接驱动力的变化规律，运用数学建模方法，简化电磁铆接驱动力求解过程，建立感应式与自激励式电磁铆接驱动力数值计算模型，并通过试验验证了模型建立的可靠性。同时利用MATLAB App Designer对电磁铆接驱动力计算进行了可视化系统的设计，实现了对电磁铆接驱动力的简便计算。基于该系统，以自激励式电磁铆接为例，分析了电参数对铆接驱动力的影响规律。研究结果表明，放电电压和电容的增加以及回路电阻和回路电感的减少，有利于提高自激励式铆接驱动力的峰值和变化速率。

以轻金属和复合材料为代表的新型航空航天结构材料在中应变率环境下的动态力学行为和相关失效机理研究受到越来越多的关注。为了充分探究新型结构材料性能与应变率之间的对应关系，在电磁铆接系统的基础上研发了一种可以实现中应变率动态拉伸测试的新型试验系统，为金属和复合材料及其连接结构进行动态性能测试提供了一种科学高效的试验方法。首先介绍了电磁加载装置的基本原理和功能特点，分别对加载系统、控制系统和数据采集系统进行了详细说明；其次介绍了动态加载测试过程不同参数下对应力学响应的变化及其重复试验下的一致性结果，进而验证了整个测试系统的稳定性和可靠性；最后采用该系统测试了不同应变率下2024–T6铝合金的力学特性。测试结果表明，电磁加载动态拉伸测试系统可以准确地反映出应变率变化对2024–T6铝合金性能的影响，这为新型航空材料进行服役环境下的结构安全性研究提供了有力的技术支撑。

电磁铆接技术可以解决大直径、难成形材料铆钉铆接难题。与风动铆枪相比，由于增加了减振系统，导致电磁铆枪体积较大，一般只能用于结构开敞部位的铆接。为了解决电磁铆枪在不开敞结构中应用受限的问题，研制了铆枪与顶铁一体化的单人操作型电磁铆枪。首先，分析了电磁铆接工作原理；其次，开展了铆枪的钳形顶铁、铆钉夹持系统、铆枪减振系统与散热系统的结构设计，并通过有限元模拟分析验证了钳形顶铁的强度和刚度；最后，使用该铆枪进行了铆接能力试验，并测试了铆接力。试验表明，该铆枪可以成形Φ4 mm以下的钛铌铆钉，镦头尺寸有较好的重复性，并且该铆枪的结构强度也安全可靠。

为研究电磁铆接技术的工艺可行性，通过工艺试验探究了手工电磁铆接工艺的可操作性，并从镦头成形、钉孔干涉以及复材损伤3个角度进行了铆接质量分析。结果表明，铝铆钉与钛铌铆钉合适的铆接电压分别为550~600 V和750~790 V。即便是在550 V电压下，电磁铆接的瞬时冲击力也可能使得操作人员不易稳定地固持铆枪和顶铁。易导致镦头斜面、零件表面碰伤及铆卡印等损伤。肌电信号分析结果表明，相比气动锤铆，电磁铆接的冲击力使得操作人员的手臂肌肉负荷增加约50%。铆接质量方面，在复材–钛合金及复材– 复材结构上，电磁铆接镦头尺寸均满足工艺要求，复合材料无损伤，且钉孔之间可产生较可靠的干涉配合，但镦头歪斜与边缘小斜面等问题限制了其应用。

为提高复合材料螺栓结构的干涉配合连接质量和力学性能，提出了基于电磁铆枪的CFRP 干涉配合螺栓动态压入（Dynamic press-in，DI）方法。对DI方法的压入工艺进行了试验研究，并与静态压入（Static press-in，SI）方法的压入质量进行了对比。测量得出了干涉配合螺栓压入过程的压入力– 位移曲线，从宏观和微观两方面评估了压入方法和干涉量对层压板压入损伤的影响。此外，对不同压入方法接头力学性能进行了对比，评估了DI对接头性能的连接效果，并初步探讨了DI方法有益于接头性能提高的机理。结果表明，与SI相比，DI能显著降低干涉配合压入阻力，且随着干涉量的增大这一优势更加明显。压入损伤对比结果显示，DI 方法有助于钉孔装配界面质量的提高。在静拉伸试验中，DI方法试样比SI方法试样表现出更高的极限承载强度和连接刚度。

电磁铆接技术可以有效地使大直径铆钉一次成形，快速生产高质量铆接接头，在航空航天工业中有广阔的应用场景，但目前针对大直径钢铆钉电磁铆接接头的相关研究较少。本文通过搭建大直径铆钉电磁铆接平台，对直径10 mm的钢铆钉进行工艺试验。试验结果表明，铆接后的镦头直径均随着放电能量增大而增大，镦头高度均随着放电能量增大而减小。在相同放电能量下，预制孔直径越大，镦头高度越低且直径越大。此外，大直径钢铆钉电磁铆接接头的干涉量随着放电能量的增大逐渐增大。预制孔直径10.1 mm铆接接头的干涉量始终要大于预制孔直径10.3 mm铆接接头。与此同时，由于预制孔直径为10.3 mm铆接接头在铆接过程中容易歪斜，此值不宜作为优选工艺参数。另外，综合放电能量区间参数，得到了大直径钢铆钉电磁铆接最佳工艺参数：预制孔直径10.1 mm、放电能量15.5 kJ。最后，对大直径铆钉电磁铆接接头及传统液压铆接接头的干涉量和机械性能进行了对比。结果表明，对于最佳工艺参数制备的大直径钢铆钉电磁铆接接头，其干涉量为2.15%，较液压铆接接头的干涉量1.75% 数值更大，也更均匀，其最大剪切载荷及吸能值高于液压铆接接头。

飞机壁板钛合金双束激光焊逐渐成为高性能机身结构的主要连接方式。鉴于壁板焊缝质量要求高、缺陷类型多、焊缝规模大，亟须一种兼顾高效率和高精度的无损检测技术保障其安全性能。本研究提出飞机壁板焊缝的高频超声相控阵检测技术，设计了相控阵超声检测探头及对比试块对焊缝内外部缺陷进行扇扫成像检测，并通过金相方法验证了检测结果。结果表明，高频超声相控阵检测技术可有效检测壁板T型焊缝中的典型内外部缺陷，包括未熔合、气孔、咬边、焊缝成形不良，高频相控阵检测技术的高效率、高精度、直观可靠的特点使其适用于飞机壁板焊缝的无损检测。

18Cr2Ni4WA齿轮齿根的渗碳层具有不同于基体的力学特性，准确表征其力学特性对于研究齿轮齿根的裂纹萌生和疲劳性能至关重要。将纳米压痕技术作为渗碳层局部力学特性表征的试验手段，针对渗碳层开展纳米压痕试验，结合有限元仿真，根据不同本构参数组合下的载荷– 位移曲线的曲率、残余深度、塑性功与总功之比3项参数预测的综合误差，确定18Cr2Ni4WA齿轮齿根渗碳层的本构参数。试验验证结果表明，由纳米压痕试验得到的载荷–位移曲线能够可靠地反映渗碳层的力学行为。

空间误差的测量与补偿是提升机床加工精度的重要手段。本文采用一种基于激光多普勒位移测量仪的分步体对角线法测量辨识了机床的几何误差元素。然后，基于齐次坐标变换理论，建立了立式加工中心的空间误差模型，并采用离线修改G 代码的方式实施了机床空间误差补偿。与激光干涉仪多线法相比，分步体对角线法更加简便快捷，通过4次测试快速获得12项关键几何误差元素。误差测试与补偿试验结果表明，加工中心的整体精度水平有了大幅度提高，体对角线误差降低为原来的32.5%。

针对伺服机构交叉孔零件头部壳体存在的毛刺去除工艺效率低、去除均匀性、一致性差的问题，本文提出采用磨粒流去毛刺工艺。在工件内部结构分析、去毛刺加工路径规划的基础上，建立起各加工路径流道仿真模型，通过对比各入口流道组对应路径的流场特性优化得出较优加工路径，并在头部壳体工件上进行了磨粒流去毛刺验证试验。结果表明，在大孔出口处增加引流段结构、延长流道长度，可有效改善流道内部流线分布不均匀、流线压力相差较大的缺点，最终解决了加工中毛刺去除效果不一致的问题，并有效保护了入口与出口处的锐边。流道内部毛刺实现了去除，内部小孔道边缘出现倒圆，提高了工件的表面质量及使用性能。

稀土Y 对TiB₂颗粒增强复合材料具有优异的细化效果，可改善TiB₂颗粒团簇造成的性能损伤，对提高复合材料综合力学性能有重要作用。本文采用传统铸造及热挤压工艺制备3%（质量分数）TiB₂/Al–Zn–Mg–Cu–Zr–Y复合材料板材，通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、室温拉伸测试等表征手段研究了不同Y 含量对TiB₂增强铝基复合材料的显微组织与力学性能的影响。结果表明，Y 元素的添加可以细化复合材料铸态组织，添加0.1% Y（质量分数）时，细化效果最好，T6态的综合性能最优，抗拉强度为729.85 MPa，延伸率高达8.06%。Y元素的加入使晶界处生成难溶相Al₈Cu₄Y（Zr），热挤压可使其破碎并起到一定强化效应，但过量的Al₈Cu₄Y（Zr）导致材料强度、塑性降低。TiB₂颗粒增加了基体内位错密度，起到位错强化、载荷传递强化效应。GP II 和η′是复合材料T6态中主要的纳米强化相。

根据设计目标的性能参数和结构位置，通过综合迭代法得到电子枪初值；并对比钨与LaB₆两种阴极材料的性能，选择合适的阴极材料，利用SOURCES中相关程序对60 kV的太空电子枪进行了仿真，得到色差系数、束斑直径等仿真结果。根据焦距公式得到一级聚焦系统的焦距并进行聚焦系统的仿真，得到焦距、束斑和电子光路等仿真结果。通过分析一级聚焦系统的不足之处，重新设计二级聚焦系统，并由仿真得到极靴孔直径、线圈激励等性能参数和电磁透镜轴上场分布图。最后根据二级聚焦系统仿真结果，得出了符合要求的电子枪参数与电子光学参数。