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2024年 第67卷 4期
刊出日期:2024-02-15

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——先进陶瓷
 
       本期封面
1 本期封面
2024 Vol. 67 (4): 1-1 [摘要] ( 38 ) HTMLNew PDF (1606 KB)  ( 26 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2024 Vol. 67 (4): 1-135 [摘要] ( 43 ) HTMLNew PDF (14274 KB)  ( 176 )
       本期目录
6 本期目录
2024 Vol. 67 (4): 6-8 [摘要] ( 33 ) HTMLNew PDF (780 KB)  ( 28 )
       专稿
14 超声能场在金属增材制造组织性能调控中的应用
姜风春,韩筱凡,果春焕,陈祖斌,董涛,张贺新,李海新,杨振林,孙文瑶
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.014
针对金属增材制造构件存在微观组织缺陷、残余应力及各向异性等问题,各种组织性能调控技术应运而生。结合近年来超声能场对增材制造组织性能调控的研究工作,详细分析了超声能场在增材制造过程中的“液– 固”双重效应,总结了超声能场对增材制造金属材料的显微组织及其表面粗糙度、显微硬度、残余应力、耐腐蚀等性能的影响。研究表明,超声能场使材料内部组织晶粒显著细化、孔隙率降低、耐腐蚀性能提高;同时使增材制造构件显微硬度升高,应力状态向有利于构件性能的残余压应力转变。
2024 Vol. 67 (4): 14-31 [摘要] ( 73 ) HTMLNew PDF (2745 KB)  ( 536 )
       封面文章
32 高能束表面改性技术在航空领域的应用
陈军,李伟,郝胜智
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.032
高能束表面改性适用于各种金属和合金,能够显著提升材料表面硬度、耐磨、耐蚀等性能指标,是航空部件实现性能提升的有效手段之一。本文总结了6 种高能束表面改性技术的基本原理、设备构成和改性应用,其中激光相变硬化通过马氏体相变强化金属材料表面;激光熔覆通过选择不同粉末实现表面修复和表面性能提升,重点在于控制裂纹缺陷;激光冲击强化可有效解决航空发动机部件高周疲劳断裂问题;强流脉冲电子束和强流脉冲离子束一方面需要提高设备的性能和运行稳定性,另一方面要针对航空部件应用开展深入研究;而离子束辅助沉积则可以通过制备固体润滑涂层实现对微动磨损的有效防护。最后,提出对高能束表面改性机理深入研究、发展专业化智能化装备和实现多种束源复合与集成的发展方向。
2024 Vol. 67 (4): 32-43 [摘要] ( 92 ) HTMLNew PDF (48477 KB)  ( 74 )
       论坛——先进陶瓷
46 基于冷烧结技术的陶瓷–聚合物复合材料研究进展
郭靖,邰晓倩,司明明
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.046
传统的陶瓷烧结一般需要1000 ℃以上的高温,烧结周期长、能耗高。高温会对界面控制、物相稳定、材料共烧等产生不利影响,因此,很难以聚合物为填料实现陶瓷– 聚合物复合材料的共烧。冷烧结技术通过引入中间液相溶解–沉淀过程,实现了在≤300 ℃时陶瓷的快速致密化,有效解决了陶瓷与聚合物的共烧问题。从冷烧结技术的发展概况出发,介绍了冷烧结工艺及致密化机制,详细阐述了冷烧结技术在陶瓷– 聚合物复合材料中的应用及发展情况,包括微波介质材料、铁电材料、锂离子电池、压敏材料、半导体材料和热电材料,并分析了冷烧结技术目前待解决的问题,对冷烧结技术的未来发展做出展望。
2024 Vol. 67 (4): 46-57 [摘要] ( 95 ) HTMLNew PDF (13041 KB)  ( 137 )
58 镀铝对CoCrNiAlY–YSZ–LaMgAl11O19双陶瓷热障涂层高温抗氧化行为的影响
解志文,陶浩天,刘天新,陈永君,胡素影,马北一
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.058
采用电弧离子镀(AIP)技术在CoCrNiAlY–YSZ–LaMA双陶瓷涂层表面沉积一层Al镀层,利用XRD、SEM 和EDS等微尺度分析表征方法,全面解析涂层在大气暴露过程中的高温氧化行为。研究结果表明,未镀铝LaMA层在氧化过程中发生严重体积收缩,导致纵向微裂纹萌生和扩展。这些微裂纹成为氧气向内部扩散的通道,导致涂层呈现持续氧化增重趋势、TGO快速生长和严重的元素扩散,并最终加剧涂层断裂失效。但镀铝涂层样品表现出更好的高温抗氧化性能与结构稳定性,高温氧化过程中,表面Al镀层与氧气发生原位反应生成致密Al2O3屏障层,有效阻止或延迟氧气内部渗透,使TGO缓慢生长,其氧化增重从20 h时的8.59 mg/cm2略微上升到80 h时的9.46 mg/cm2。本研究结果为双陶瓷热障涂层的延寿设计与界面热生长应力调控开辟出全新技术途径和理论视野。
2024 Vol. 67 (4): 58-63 [摘要] ( 43 ) HTMLNew PDF (40378 KB)  ( 69 )
64 等离子喷涂与激光重熔复合制备Mo2NiB2涂层的组织和性能研究
赵远涛,潘正阳,刘明辉,张士陶,刘沈强,赵冬冬,李文戈,刘彦伯
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.064

采用大气等离子喷涂方法在Q235低碳钢表面制备Mo2NiB2基金属陶瓷涂层,选取300 W和500 W功率对其进行激光重熔。结果表明,激光重熔可以显著减少涂层的缺陷,使组织结构变得更加致密,界面处的弱机械结合转变为良好的冶金结合。随着激光功率的提高,涂层的结合强度和耐腐蚀性能提高,最大结合强度为38.08 MPa,最小腐蚀电流为0.033 μA/cm2,但硬度和耐磨性降低,最小硬度为1781HV0.2,最大体积摩擦率为6.25×10–5 mm3/(N·m)。上述等离子喷涂及2 种激光重熔的Mo2NiB2基金属陶瓷涂层的硬度、结合强度、耐磨性和耐腐蚀性都明显高于Q235低碳钢基体。

2024 Vol. 67 (4): 64-71,103 [摘要] ( 56 ) HTMLNew PDF (18357 KB)  ( 73 )
72 先进陶瓷黏结剂喷射增材制造技术发展与展望
冯琨皓,赵威,毛贻桅,张正泰,叶春生,蔡道生,蒋文明,魏青松
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.072
在过去的20年中,陶瓷黏结剂喷射增材制造技术已经成为制造复杂陶瓷构件的一种革命性方法,特别是在航空航天、生物医疗、电子信息等多个关键领域展现出显著的应用潜力与价值。本文全面回顾了此技术的基础原理、材料选择、工艺流程、性能特征及制造缺陷,并针对未来的挑战和目标进行了深入展望。文中首先详细概述了该技术的成型原理,对其与其他增材制造工艺的优势和局限进行了对比分析;然后综合总结了国际研究进展,重点包括陶瓷粉末的性能与处理、黏结剂的配置与其在粉床中的动力学行为、工艺参数的调整与后续致密化工艺,并讨论了这些因素如何影响初坯和最终制件的密度、孔隙结构、组织特性及性能;最后,基于现有研究成果和应用局限,本文对粉末原材料、黏结剂的设计、工艺参数优化等方面提出了前瞻性的发展建议。本篇综述旨在为理解和应用陶瓷黏结剂
喷射增材制造提供全面的科学研究和工程实践指导。
2024 Vol. 67 (4): 72-88 [摘要] ( 107 ) HTMLNew PDF (30807 KB)  ( 243 )
89 锆基陶瓷热障涂层的腐蚀研究进展
韩旭,耿洪滨,王铀,李仰,张晓东
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.089
近年来随着航空与航海工业的迅速发展,具有耐高温、长寿命、耐腐蚀等优势的发动机叶片成为开发新一代航空发动机和涡轮发动机的重要一环。热障涂层(TBCs)作为常用的热防护技术,一方面可为发动机叶片部分金属基底提供隔热保护,使其免受高温气体的影响;但另一方面,更高的发动机工作温度使得叶片及其表面TBCs遭受严重的环境沉积物腐蚀,造成过早失效,腐蚀类型主要有热腐蚀、CMAS腐蚀、熔盐腐蚀等。腐蚀已成为限制TBCs工作温度和服役寿命的难题,抗腐蚀防护是目前TBCs领域研究的重点。本文首先简述了以氧化钇稳定氧化锆陶瓷(YSZ)为主的热障涂层材料的主要特性,再简述了TBCs的不同腐蚀的反应机理,重点从涂层的微观结构设计、梯度涂层的设计、涂层成分改性及掺杂改性等方面与涂层腐蚀过程之间的影响关系出发,阐述了TBCs改性方法与涂层腐
蚀的特点。提出未来涂层改进与防护的几种方法,最后对TBCs的腐蚀防护发展方向进行了展望。
2024 Vol. 67 (4): 89-103 [摘要] ( 59 ) HTMLNew PDF (15198 KB)  ( 93 )
       研究论文
104 面向全型面精加工的整体叶盘铣磨组合加工技术研究
陈帅,陈志同,刘超,柴晋峰,刘成
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.104
整体叶盘由多个叶片呈圆周阵列布置在轮毂上,由于叶身型面为弱刚性零件,精加工时刀具磨损、颤振及让刀变形较为严重,影响了加工质量的进一步提高。提出一种面向全型面精加工的整体叶盘铣磨组合加工工艺,叶片型面采用磨削加工工艺,叶根、流道区域采用铣削加工工艺,通过控制磨削与铣削刀轨重叠区域的接刀误差实现叶盘全型面加工。试验结果表明,铣磨组合加工工艺表现出较好的加工质量,接刀误差控制在0.01 mm以内,轮廓误差小于0.04 mm,并通过加工试验验证了多主轴阵列加工的可行性,在保证加工质量的同时可大幅度提升加工效率。
2024 Vol. 67 (4): 104-109,117 [摘要] ( 64 ) HTMLNew PDF (22936 KB)  ( 102 )
110 TC17钛合金激光熔覆熔池实时监测算法研究
李子帆,蔡振华,刘琦,牛少鹏,邓春明,于子琳
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.110
航空发动机钛合金压气机叶片工作时,由于长时间高强度服役和异物损伤,叶片会发生变形、凹痕、磨损、裂纹甚至断裂。激光熔覆技术因其热影响区小、沉积性能好、成形精度和自动化程度高,已经成为叶片修复的重要方法之一。熔池几何特征是影响熔覆质量的关键因素,因此本文针对熔池实时监测,提出了一种基于图像处理的识别测量算法。首先,通过图像掩膜提取ROI区域,再对ROI区域进行伽马变换、阈值二值化实现熔池区域的分割;然后计算轮廓面积特征进行去噪;最后采用AABB包围盒对熔池的几何特征进行提取,实现了熔覆过程中熔池长宽的实时监测。最终通过多参数正交试验,验证算法平均识别误差为0.24 mm。
2024 Vol. 67 (4): 110-117 [摘要] ( 70 ) HTMLNew PDF (3196 KB)  ( 298 )
118 缝合复合材料T型加强板强度仿真研究
何周理,黄龙辉
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.118
为提高复合材料筋条与蒙皮的连接界面强度,局部缝合技术是一种有效的方法。分别对无损伤缝合加筋板和含冲击损伤缝合加筋板采用内聚力模型模拟界面层、粘接元模拟缝合进行有限元建模(FEM)计算分析,并与轴压试验结果进行对比。两组试验结果与有限元计算分析结果偏差均不大于8.5%,表明采用有限元模拟界面层和缝线的方法是可行的;试验结果和有限元计算结果显示,当蒙皮与筋条尚未发生剥离的情况下,缝合对复合材料加筋板的压缩承载能力影响不显著。
2024 Vol. 67 (4): 118-122,131 [摘要] ( 76 ) HTMLNew PDF (11749 KB)  ( 91 )
123 基于三维粗糙度的多向CFRP铣削加工刀具切入角度的优化方法研究
刘聪乐,任军学,张雅莉,史恺宁
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2024.04.123
碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)因其优良的力学性能,被广泛应用于航空航天领域。CFRP的应用在保证飞机刚度强度的前提下,有效地提高了飞行性能,减轻了飞机重量,从而达到了节能减排的目的,提高了航空工业的经济效益。CFRP属于典型的难加工材料,为了保证结构件在多个方向具有一定的承载能力,航空发动机工业中一般采用CFRP多向铺层,这就使得材料的各向异性及不均匀性更为复杂。本文对CFRP单向层合板和两种CFRP多向层合板的铣削加工断裂机制进行了分析,发现CFRP铣削加工时,不同的纤维方向角对断裂机制有较大的影响从而导致了不同的表面质量。其中,弯曲断裂会导致表面质量急剧下降,应尽量避免,并且不同角度下的弯曲断裂的表面质量也具有一定差异。基于此,提出了多向CFRP铣削加工时的刀具切入角度优化方法,并通过试验验证了该方法的合理性,该方法可以有效提高某型号发动机的第一级复合材料风扇叶片的加工质量。
2024 Vol. 67 (4): 123-131 [摘要] ( 74 ) HTMLNew PDF (7318 KB)  ( 103 )
  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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  版权信息  
主管:中国航空工业集团有限公司
主办:中国航空制造技术研究院
地址:北京市朝阳区朝阳路一号院
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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