针对激光沉积制造（LDM）成形零件表面粗糙度高、成形质量差，以及打印后必须进行机加工等后处理的问题，自主搭建成形平台，使用“小光斑、小层厚、小粉末粒径”的工艺方法打印具有不同倾斜角度的薄壁零件，并考虑熔道搭接、层间抬升量及成形角度的影响，基于增材制造分层切片原理，给出了不同几何特征下典型薄壁零件的理论表面粗糙度预测模型，通过实际打印薄壁零件对其进行三维共聚焦观测表面形貌和粗糙度，测量验证了所提出的表面粗糙度预测模型的正确性，并在此基础上提出了激光沉积制造零件表面粗糙度的控制策略。

轻质复合材料夹芯结构由薄而强的面板和轻质多孔的芯子组成，其芯子结构的多样性推动着夹芯结构的发展。在自然界中，各类生物在长期的进化过程中形成了最适宜其生存和繁衍的生物结构，其中高强度结构启发了科研人员对夹芯结构芯子进行仿生设计。本文对水中动物、陆地动物、飞行动物以及植物果实、根茎、叶脉的仿生夹芯结构研究现状进行了综述，阐述了仿生复合材料夹芯结构芯子及拓扑结构的设计理念。介绍了复合材料仿生夹芯结构对力学性能的改进和在相关工程中的应用。最后，基于仿生复合材料夹芯结构的发展现状，提出了科学挑战，并进行了展望。

针对复杂回转体的网格结构参数进行优化，以最大载荷质量比为优化目标，筋条几何参数及数量为设计变量，ABAQUS有限元屈曲分析为手段，确定模型结构承载效率的评价指标，进行单因素分析。其中，纵筋数量、纵筋宽度、筋条高度3种因素对模型承载效率影响较为显著。环筋数量与环筋宽度对模型承载效率的影响显著性较低，并结合实际制造条件分析得出用于正交试验的因素范围。利用数理上的正交性原理设计了L₁₆（4⁵）正交表与适用于复杂网格结构的正交试验方案。通过数值模拟，得到16组试验结果，并对试验结果进行极差分析。发现各因素对目标值影响程度的排序均为：纵筋宽度>筋条高度>纵筋数量>环筋数量>环筋宽度，并得出最优参数组合。最后对最优参数组合进行试验验证，找出使用最优参数组合的回转体所能承受最大载荷的理论值与实际值之间的差异，并分析差异出现的原因。

TiAl合金铸态组织粗大，致使其铸件强度低、塑性差，必须通过热处理细化铸态组织。利用OM和SEM研究了Ti−47Al−2Cr–2Nb合金铸件不同热处理组织演变规律，优化制定了双态和近片层组织热处理工艺，实现了晶粒细化，揭示了细化机理。结果表明，1185 ℃/6 h/炉冷双态组织热处理和1185 ℃/6 h/炉冷+1330 ℃/0.25 h/炉冷近片层组织热处理可分别将铸态组织晶粒尺寸细化75.51% 和40.21%。双态组织热处理晶粒细化机制是在片层团晶粒内部析出大量γ 晶粒打断原始粗大的片层团晶粒，γ晶核在片层团晶粒内形核来源于Al元素偏析和γ片层连续粗化。近片层组织热处理晶粒细化机制是在α单相区短时保温时发生了γ→α转变，破坏了原始粗大的片层团晶粒。等轴γ晶粒对α晶粒长大有钉扎作用，使得冷却后形成的片层团晶粒尺寸较小。

复合材料树脂膜熔渗（Resin film infusion，RFI）工艺是复合材料成型工艺中广泛使用的一种整体制造技术，非常适合制造大型、带加强筋且具有复杂型面的航空结构件。本文选取了一种典型的复合材料帽型加筋壁板，完成工装结构及工艺流程等整体成型工艺设计，同时对不同树脂膜位置和固化压力下树脂渗透过程进行模拟仿真，并根据模拟结果选择合理的树脂膜位置和固化压力，最终根据所选方案完成工艺试验验证，典型件表观质量和无损检测均合格，验证了帽型加筋壁板RFI 整体成型工艺设计及模拟分析的有效性。

铝合金密度小、比强度高，广泛应用于航空航天和汽车领域的轻量化成形制造。一体化压铸技术生产大型复杂薄壁铸件，能有效帮助飞机、汽车减重增程，是重要的一体化成形技术。全面综述铝合金大型一体化压铸技术的发展，分析免热处理铝合金的成分设计与已开发的铝合金特点，介绍了国内外大型一体化压铸机和压铸模具的研制情况，归纳总结了一体化压铸件充型、凝固、缺陷、微观组织、热应力和疲劳寿命预测的数值模拟研究现状，对一体化压铸技术的发展提出展望。

等截面叶片整体叶轮广泛应用在航天及武器装备发动机上，套料电解加工在降低等截面叶片加工成本和提高加工效率方面具有显著优势。针对窄通道整体叶轮套料电解加工过程中存在的稳定性问题，创新设计了复合阴极和封闭式流场工装夹具，据此开展了电解加工验证试验。试验结果表明，复合阴极能有效解决叶顶圆和叶根圆叶片间距差异大带来的不稳定问题，封闭式流场改善了加工区域电解液压力及流速分布均匀性，叶片加工表面质量高、加工过程稳定，为窄通道整体叶轮优质高效电解加工奠定了技术基础。

研究了P/Al比、Cr/Al比对石英纤维增强磷酸盐复合材料物相组成、组织结构、力学性能与介电性能的影响。结果表明，磷酸盐基体的物相组成主要为Berlinite 相、低温方石英型AlPO₄及未反应的α–Al₂O₃，基体相的组成比例及微观结构受P/Al比、Cr/P比影响较大。当P/Al=4.1、Cr/P=0.04时，复合材料力学性能最佳，拉伸强度为108.6 MPa，弯曲强度为135.3 MPa，断裂韧性K_ⅠC为6.6 MPa·m^1/2，复合材料表现为弱结合界面的塑性断裂特征。分析认为，此时基体中含有较多粘接性能良好的Al（H₂PO₄）₃相，基体表现为光滑平面状结构，有利于基体与纤维形成完整连续的良好界面层。此外，材料介电性能受Cr含量影响较大，除Cr/P=0.08材料外，所制备材料介电性能均可满足高温透波材料性能要求，拥有广阔的应用前景。

太阳能无人机机翼具有典型的低翼载荷、大柔度、大展弦比特征，翼梁作为机翼的主承力结构，其承载能力与重量要求十分严格。如何提高翼梁结构承载效率，达到承载能力与重量的综合平衡，并实现大尺寸复合材料翼梁的整体化设计与制造，是太阳能无人机翼梁结构研究中的关键技术问题。本文首先针对太阳能无人机复合材料翼梁设计提出了一种快速选型及优化设计方法，该方法通过计算梁不同截面的承载能力来确定设计参数，同时考虑了铺层对称性、应变约束及稳定性约束，能够避免在方案阶段建立全机有限元模型并进行反复迭代计算，从而提高了翼梁结构的设计效率。其次，针对大尺寸复合材料圆管梁结构，提出了一种新型的专用成型方法，基于阴模成型实现了翼梁整体化制造并保证了制件成型质量，为类似的大型复合材料结构的制造工艺提供了参考。最后，开展了2 m量级圆管梁静力试验，典型截面的应变结果与设计结果误差不超过10%，验证了此快速优化设计方法的适用性。

研究镍基高温合金GH4169端铣加工表面形貌影响因素，对控制GH4169的加工表面粗糙度和提高GH4169加工质量有着重要意义。基于单因素端铣试验，探明了铣削速度、铣削深度、每齿进给量及铣削宽度对表面粗糙度和三维表面形貌的影响机理及规律。研究表明，对表面粗糙度的影响程度由大到小依次为每齿进给量、铣削宽度、铣削速度、铣削深度；加工表面呈现出纵横相间的纹理，且对表面纹理深度的影响程度由大到小依次为铣削速度、铣削深度、每齿进给量、铣削宽度；结合加工表面粗糙度与三维表面形貌选取最佳加工参数：铣削速度V=100 m/min，铣削深度t=0.1 mm，每齿进给量f_z=0.025 mm/z，铣削宽度a_w=5 mm。

针对复合材料薄壁件在阵列式柔性工装装夹下进行铣边加工的变形问题，通过有限元软件ABAQUS对其铣削过程进行模拟仿真。研究了POGO柱间距、POGO柱到边沿的边距，以及复材薄壁件主要纤维角度对铣边变形的影响规律。提出了柔性装夹时的薄壁件变形预测方法，可以有效预测间距、边距、角度等参数影响下的薄壁件的变形，对薄壁件边沿自重变形预测的误差值最大为3.6%，对薄壁件边沿外力变形预测的误差值最大为2.70%。