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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 10期
刊出日期：2023-05-15
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——金属增材制造
 
       本期封面
1 本期封面
2023 Vol. 66 (10): 1- [摘要] ( 111 ) HTMLNew PDF (1973 KB)  ( 173 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2023 Vol. 66 (10): 1-116 [摘要] ( 98 ) HTMLNew PDF (18237 KB)  ( 150 )
       本期目录
6 本期目录
2023 Vol. 66 (10): 6-8 [摘要] ( 85 ) HTMLNew PDF (459 KB)  ( 134 )
       专稿
14 大高宽比阶梯型铜微柱阵列的制作
杜立群，袁博文，孔德健，王帅，蔡小可，王胜羿，肖海涛
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.10.014
基于THB – 151N 光刻胶的微电铸工艺制作了一种阶梯型铜微柱阵列。针对THB–151N 光刻胶显影过程中20 μm 微盲孔显影困难和底部留膜的问题，提出了一种基于浸没式双向兆声波辅助的显影方法。仿真研究了兆声功率密度和微盲孔深宽比对显影液传质过程的影响。优选了兆声功率密度和微盲孔深宽比，并开展了兆声辅助显影的试验研究。同时，针对THB–151N 胶膜因曝光剂量选择不当导致微盲孔侧壁垂直度差的问题，通过光刻试验分析了曝光剂量对微盲孔侧壁垂直度的影响，拟合出曝光剂量与胶膜厚度的经验方程。在上述工艺方法和试验研究的基础上，制作出高度300 μm、整体高宽比达15∶1、最小边长20 μm、4×6 的阶梯型铜微柱阵列。
2023 Vol. 66 (10): 14-20 [摘要] ( 214 ) HTMLNew PDF (3509 KB)  ( 385 )
       封面文章
22 钛合金板材制备技术的现状及展望（上）——薄板制备技术
张智鑫，樊江昆，李瑞锋，唐斌，王俭，李金山
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.10.022
钛合金板材类产品在航空、航天、海洋、船舶等国防领域有着广泛的应用，其制备技术多年来不断突破、完善，但并未完全成熟。本文梳理了钛合金板材制备技术的概况，介绍了板材轧制成形的工艺方法，重点分析了钛合金薄板制备技术的现状及问题。通过梳理冷轧和包套叠轧两种制备钛合金薄板的工艺技术，对比了不同钛合金类型（α钛合金、α + β 钛合金和β 钛合金）的制备工艺和显微组织特征，阐明了钛合金薄板制备技术的关键控制要点，剖析了钛合金薄板产品的现存问题并提出了具体解决方案。最后，展望了国内钛合金薄板制备技术的研究重点和未来发展方向。
2023 Vol. 66 (10): 22-33 [摘要] ( 373 ) HTMLNew PDF (29244 KB)  ( 167 )
       论坛——金属增材制造
36 基于激光选区熔化的点阵结构设计、性能及应用研究进展
张冬云，刘智远，胡松涛，卫垚宇，黄浩，梁锐
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.10.036
激光选区熔化技术（Selective laser melting，SLM）作为第三次工业革命的引擎技术，突破了传统加工技术的制造极限，为航空航天、医疗、汽车等领域高性能部件的结构设计和制造提供了可能。点阵结构因具有高比强度、高比刚度、低热膨胀系数和高比表面积等特性，已被广泛应用于各类学科领域。依托SLM 技术，结合材料– 结构–性能一体化的创新型制造模式，现阶段点阵结构已经成为多学科领域所提出的轻量化、高性能及多功能的设计及制造的有效解决方案。本文详细介绍了SLM 技术制造点阵结构的种类、工艺协同性及设计优化方法；对点阵结构的力学性能和能量吸收能力进行了分析；阐述了几类典型功能点阵结构在航空航天、医疗及汽车等领域的应用，并就点阵结构在工程应用领域的未来发展做出了展望。
2023 Vol. 66 (10): 36-49 [摘要] ( 234 ) HTMLNew PDF (22211 KB)  ( 317 )
50 电子束选区熔化过程中吹粉机理及因素分析综述
石毅磊，王壮，桑兴华，杨波，许海鹰，杨光，巩水利，齐铂金
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.10.050
电子束选区熔化（SEBM）过程中，粉末颗粒在电子束作用下带负电引起库仑相互作用，易造成粉末散射，发生吹粉现象。此现象会导致电子枪放电、束流不稳定、粉末不均匀铺展等问题，继而造成工艺不稳定而加工停止。为扩大SEBM 工艺适用范围，以电子束与粉末相互作用为基础，从粉末特性和工艺参数两方面分析了吹粉的形成机理及影响因素，根据降低粉末间静电力的方式总结了预防吹粉的措施，最后阐述了吹粉问题在SEBM 基础研究方面的发展方向，以期为SEBM 长期工作稳定性、可靠性的提高及质量提升提供参考。
2023 Vol. 66 (10): 50-59 [摘要] ( 195 ) HTMLNew PDF (7347 KB)  ( 125 )
60 2195 铝锂合金搅拌摩擦增材制造成形与性能研究
孟祥晨，马潇天，常月鑫，赵耀邦，陈思浩，陈会子，万龙，黄永宪
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.10.060
搅拌摩擦增材制造作为一种新型固相增材制造技术，能够有效避免高强铝锂合金元素烧损的同时获得高性能增材构件。本文提出自限位搅拌摩擦增材制造方法，以铝锂合金带材为原料制备多层增材结构件。结果表明，搅拌摩擦增材区内材料流动充分，层间冶金结合良好。增材层晶粒尺寸和沉淀相分布主要受热– 机械效应影响，搅拌道次越少的区域，热机效应小，沉淀相越多，硬度越高。单层增材厚度1 mm，增材速率达200 mm/min，增材区硬度最高为126.8HV，达到2195–T8 铝锂合金的79.3%。同时，由于部分Cu 元素固溶于增材区，搅拌摩擦固相增材区的耐腐蚀性能优于母材。
2023 Vol. 66 (10): 60-65 [摘要] ( 293 ) HTMLNew PDF (17876 KB)  ( 219 )
66 打印方向对SLM增材制造点阵结构力学性能的影响分析
王晓阳，孙辽，胡全栋，韩永志，朱小军
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.10.066
为研究激光选区熔化（SLM）增材制造技术的制造方向对点阵结构力学性能的影响，基于不同的打印角度，制备了4 组不同相对密度的Ti–6Al–4V 面心立方（PC）点阵试样，并开展了力学性能数值仿真、试样微观形貌观测及单轴压缩试验。结果表明，不同打印方向引起的制造缺陷会造成点阵结构等效杨氏模量及失效模式的改变，低密度点阵结构呈现出无特定规律的“逐层坍塌”破坏，高密度点阵结构为整体“剪切”破坏；点阵结构支杆缺陷随打印方向与支杆夹角增大而增大，同时引起点阵结构等效杨式模量的各向异性，低密度点阵结构的制造缺陷对打印方向更敏感，在相对密度为0.1138 时，不同打印方向的等效杨氏模量最大差异达14.6%；由于增材制造的内部缺陷，导致基于均质化理论的仿真结果相较试验值偏高。
2023 Vol. 66 (10): 66-71 [摘要] ( 142 ) HTMLNew PDF (6880 KB)  ( 142 )
       研究论文
72 纳米结构莫来石粉体喂料的制备与表征
王东升，张晓东，刘赛月，魏福双，王铀
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.10.072
环境障涂层（Environmental barrier coating，EBC）是设立在服役环境和发动机材料之间阻止或减小环境对发动机侵蚀的表面防护层。莫来石具有良好的耐高温性、化学兼容性、抗氧化性和导热性，被视为环境障涂层的重要材料。对纳米结构莫来石粉体喂料的制备工艺进行了研究，目的是制备出球形度好、表面光滑、流动性好、致密度高的纳米结构粉体喂料。以纳米Al2O3、SiO2 粉体为原材料，采用湿法球磨、喷雾干燥、固相烧结的方法制备了用于环境障涂层的纳米结构莫来石粉体喂料。借助X 射线衍射仪和扫描电镜研究了粉体喂料在不同热处理温度下的组织与形貌。结果显示，1300 ℃+150 min 的固相烧结的球形度与喷雾干燥所得的球形度保持一致，表面也较为光滑，缺陷较少，莫来石粉体喂料的粒径在60 μm 左右，晶粒为纳米结构。
2023 Vol. 66 (10): 72-76,84 [摘要] ( 153 ) HTMLNew PDF (3396 KB)  ( 257 )
77 TB2 钛合金电化学机械抛光试验研究
魏颖，房晓龙，曲宁松
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.10.077
航天器用星箭连接带的材料为TB2 钛合金，对表面质量要求严格。提出电化学– 电化学机械组合抛光TB2 钛合金的方法，通过机械作用控制表面TiCl4 黏性层厚度，设计了固结磨料工具阴极，搭建了电化学机械抛光试验系统。开展了不同组合形式的电化学– 电化学机械组合抛光优选试验，研究了电压、工具转速、进给速度等工艺参数对组合抛光后表面质量的影响，最后，在电压25 V、工具阴极转速100 r/min、工具阴极进给速度30 mm/min，电化学抛光1 次+ 电化学机械抛光1 次组合形式交替加工15 次的条件下，获得了表面粗糙度Ra0.031 μm、Sa0.082 μm 的表面。实现了TB2 钛合金薄板零件的连续抛光。
2023 Vol. 66 (10): 77-84 [摘要] ( 217 ) HTMLNew PDF (8368 KB)  ( 171 )
85 一种改进点线特征融合的双目视觉惯性定位算法
丁晓，晏玉祥，张永建，兰卫旗，白晓亮
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.10.085
在复杂产品装配过程中，对增强现实设备定位是实现虚拟引导信息与装配现场实时融合的核心。传统基于标签或预先构建离线装配基体模型的定位方式，存在装配任务与视觉定位兼容性低，单一视觉定位鲁棒性和稳定性差的问题。利用多传感器融合的视觉惯性导航方式进行定位，可提高定位的精度和鲁棒性，有效提高复杂产品装配质量和效率。本文提出了一种基于点线特征融合的双目视觉惯性定位算法，对双目相机和惯性测量单元（Inertial measurement unit，IMU）进行联合标定，并通过ORB 和LSD 线端融合的点线特征提取匹配，采取视觉和IMU 紧耦合的方式，建立基于点线特征的视觉惯性融合的位姿误差融合模型。对比VINS-Fusion、PL-VIO 和本文改进IPLVIO 算法，结果表明IPL-VIO 算法在结构化场景下的绝对位移和旋转误差比原算法误差更小，同时结构化场景信息更加丰富，能够应用在弱纹理的AR 装配现场中，为增强现实辅助装配平台提供稳定可靠的位姿数据。
2023 Vol. 66 (10): 85-92 [摘要] ( 159 ) HTMLNew PDF (9850 KB)  ( 136 )
93 AZ31 Mg/5A05 Al 脉冲冷弧MIG 焊接头焊缝组织特性
张发端，魏守征，饶文姬，杨康，张英乔
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.10.093
采用SAl5183 焊丝对AZ31 Mg/5A05 Al 异质对接接头进行脉冲冷弧MIG 焊接，采用扫描电子显微镜、X 射线衍射及万能力学试验机等对接头微观组织及拉伸力学性能进行研究。结果表明，采用脉冲冷弧MIG 焊可以实现AZ31 Mg/5A05 Al 异质接头的无裂纹焊接。镁侧焊缝由镁母材至焊缝中部依次形成了α–Mg 胞状晶、α–Mg + Al12Mg17 羽状共晶、Al12Mg17 树枝晶、Al12Mg17+ Al3Mg2 共析组织、颗粒状α–Al + Al3Mg2 共晶和岛状α–Al+晶间Al3Mg2 共晶等复杂结构；中部焊缝及铝侧焊缝主要为α–Al 固溶体。焊缝的显微硬度分布不均匀，其中镁侧焊缝存在Mg–Al 金属间化合物，显微硬度较高。在拉伸测试中，接头断裂于镁侧焊缝中，呈脆性断裂，最高抗拉强度可达93 MPa。
2023 Vol. 66 (10): 93-98 [摘要] ( 164 ) HTMLNew PDF (15263 KB)  ( 88 )
99 轻型爬行制孔机器人调姿纠偏分析
曹玉文，刘荣，张玉枫，徐明，郝盛镔，刘苏阅
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.10.099
飞机结构件连接以机械连接为主，连接孔的位置精度和表面质量对飞机的使用寿命及安全性有着重要影响。制孔设备的智能化、自动化、柔性化直接影响着飞机制造的质量、效率、成本等。国内对于自动化制孔设备的研究与应用还在较为初级的阶段，并未大规模投入使用，研制此类设备具有重大意义。为此研制了爬行制孔机器人，并使用旋量法针对研制的爬行制孔机器人的运动进行计算分析。首先，计算爬行制孔机器人的调姿以及纠偏运动的自由度，随后对该机器人的调姿和纠偏运动进行解算，并分析了机器人运动过程中的运动特点，为未来控制系统设计打下基础。
2023 Vol. 66 (10): 99-107 [摘要] ( 143 ) HTMLNew PDF (2628 KB)  ( 196 )
108 基于力学分析的铍材车削切削力模型研究
王进，曲凤盛，胡光，孔宪俊
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.10.108
铍材作为一种典型难加工材料，其加工方式主要为车削，但铍材较硬较脆，经常会出现局部断裂以及锐边崩边的缺陷；切削力作为影响刀具磨损以及加工质量的重要因素，预测车削铍材的切削力对选取切削参数具有十分重要的意义。本文基于力学分析的半经验预测公式建立了一种基于热力耦合的铍材车削切削力预测模型，并进行了试验验证。结果发现，模型预测值与试验值数值拟合良好，整体误差为10.79%，误差范围为2.96% ~20.53%。研究分析了不同切削参数下刀具磨损以及表面粗糙度的变化机理，为铍材车削加工提供一定的理论参考。
2023 Vol. 66 (10): 108-113 [摘要] ( 146 ) HTMLNew PDF (9461 KB)  ( 227 )
  编辑部公告
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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主办：中国航空制造技术研究院
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邮编：100024
电话：010-85700465
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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