针对碳纤维增强复合材料（Carbon fiber reinforced polymer，CFRP）螺旋铣孔中铣刀侧刃瞬态铣削体现出的复杂斜角切削特性，为深入揭示不同纤维方向角（θ）的CFRP 螺旋铣孔成屑机制，构建基体相、纤维相与界面相CFRP斜角切削有限元模型。分析0°、45°、90°与135°的CFRP 纤维失效机制，探究刀具倾斜角（i）与切屑尺寸间的关系，揭示残余应力随加工参数的变化规律，同时阐明加工参数与θ对切削力的影响。结果表明：纤维在θ为0°与135°时发生弯曲失效，45°时发生剪切失效，90°时弯曲与剪切失效均存在；θ为0°、45°、90° 的切屑尺寸均与i呈正相关，θ为135°的切屑尺寸与i无相关性；残余应力与切削速度呈正相关，与切削深度无相关性；θ为90°与0°时切削力分别呈最大值与最小值，当0°<θ<90°时，切削力呈增大趋势，90°<θ<135°时，切削力呈降低趋势；切削力与切削速度、深度均呈正相关，不同切削速度、深度的切削力仿真值与试验值最大误差不超过11%与9%，能够对CFRP螺旋铣孔切削力进行有效预测。

针对工程上带涂层单晶涡轮叶片叶身微小裂纹缺陷缺少有效检测手段问题，探究并验证涡流检测方法的可行性。搭建一套涡流检测系统，对带热障涂层单晶涡轮叶片的不同深度缺陷进行检测识别，分析阻抗幅值变化规律。利用视频显微镜（DM）、扫描电子显微镜（SEM）、金相显微镜（OM）、能谱仪（EDS）开展检出缺陷叶片外观检查、解剖分析、金相检查、断口分析、成分分析等试验，确定涡流检出缺陷叶片异常信号的性质和产生原因。研制的涡流探头具有较高的灵敏度，能实现复杂曲面带热障涂层高压涡轮叶片试件预制缺陷的准确检测。随着缺陷深度增加，涡流阻抗信号幅值增加，当裂纹穿透叶片基体壁厚时，阻抗信号幅值达到最大。被检IC21高压涡轮叶片裂纹断口呈颗粒形貌，与原始铸造表面类似，未见明显的单晶断裂特征；叶片基体组织γ'相保持良好的立方化，表明叶片使用中未经历超温作用。搭建的涡流检测平台可有效检出带热障涂层单晶涡轮叶片约2.3 mm长、1.0 mm深的裂纹缺陷，研究成果有效填补了热障涂层下方基体微小裂纹缺陷检测方法空白；失效分析证实被检IC21高压涡轮叶片裂纹为原始再结晶缺陷导致的开裂，工艺上未明确要求抛修铸件的锥形凸起，影响了腐蚀检验时对再结晶缺陷的检测识别，这是导致该涡轮叶片开裂的主要原因。针对被检叶片裂纹缺陷，建议对叶片进行适当铸造和检测工艺优化，从而避免原始再结晶缺陷漏检。

冷金属过渡电弧增材制造（WAAM）是一种新型的快速成形技术，可以用于制造具有复杂形状的高性能结构件。采用冷金属过渡电弧增材制造工艺在不同的沉积速率下制备了GWZ932镁稀土合金单道多层薄壁构件，并研究了沉积速率对试样的成形质量、微观组织和力学性能的影响。结果表明，在其他成形参数一定时，随着沉积速率从4.5 mm/s增加到7.5 mm/s，沉积层的熔宽和层高均减小。沉积速率增加，晶粒尺寸减小，这是成形过程中热输入量降低，熔池凝固速度加快导致。构件的力学性能随着沉积速率先增加后降低，在6 mm/s沉积速率下合金表现出最佳力学性能，屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为161 MPa、236 MPa和4.5%，力学性能表现出各向同性，断口表现出明显的脆性断裂特征。

激光高速沉积工艺可以改善常规熔覆涂层存在的腐蚀问题，为了研究扫描速度对熔覆涂层微观组织和性能的影响，采用不同的激光扫描速度在300M钢基体上制备Inconel 625镍基合金涂层，重点分析了40 m/min和70 m/min两种典型扫描速度条件下制备熔覆层的显微组织、物相组成、硬度、抗腐蚀性能等。结果表明，不同扫描速度条件下制备的镍基合金涂层的冶金形态主要是胞状晶和柱状晶，其相成分主要由γ-Ni固溶体和Fe₃Ni₂两种物相构成。高速激光熔覆层的硬度随着线扫描速度的增加呈增加趋势，且涂层的腐蚀电位逐渐增大、腐蚀电流密度逐渐减小。随着扫描速率的提高，涂层的均匀性提高，稀释率、晶粒度及热输入显著降低，界面元素的扩散得到抑制，因此材料的腐蚀性能显著提高。

铝锂合金是新一代航空航天用轻质合金材料。本文采用电弧增材制备了含Si铝锂合金试样，并对比了沉积态以及T6态时含Si铝锂合金微观组织及力学性能。试验结果显示，单道薄壁沉积态含Si铝锂合金α –Al平均尺寸约21.2 μm，SEM及XRD结果显示微观组织中存在大量微米级共晶Si相以及含Cu、Li共晶相。T6态热处理后，粗大Al₂Cu相及部分共晶硅组织逐渐回溶至基体中，增材试样硬度由96HV 提升至138HV，相对提升43.8%。T6 态试样在0°、45°、90°方向上抗拉强度分别为402 MPa、350 MPa、330 MPa，沉积态试样在3个方向的抗拉强度分别为160 MPa、134 MPa、142 MPa，T6 态试样力学性能显著提升。

在激光沉积制造加工过程中，热累积和热循环等复杂的热力演化会导致基板与制件产生整体弯曲变形。为了避免过大的变形导致零件尺寸精度降低，对加工过程中产生的变形进行测量尤为重要。本文搭建了双目视觉变形测量系统，采用图像分割技术实现对目标区域的提取，从而过滤掉增材制造背景的干扰。研究图像分割与多种立体匹配算法的结合，并选用Census算法实现分割后图像的视差图求取。最后，采用奇异值分解法拟合基准平面，实现对变形值的获取。试验表明，搭建的测量系统可以实现层间变形量的测量，本文提出的方法在保证测量精度的同时提高了测量效率。

采用金相观察、拉伸试验、扫描电镜观测、显微硬度测试和统计学分析等方法对锻造+ 电弧增材复合制造的TC11 钛合金宏、微组织和力学性能开展研究。结果表明，复合制造试样根据组织特点可分为电弧增材区、热影响区和锻造区。热处理前后宏观晶粒从锻造区到电弧增材区均呈现出“拉长等轴晶–细小等轴晶–柱状晶”的分布特征。沉积态显微组织由锻造区粗大魏氏组织过渡至增材区细小网篮组织，双重退火后，锻造区发生再结晶，网篮组织转变为双态组织，增材区仍为网篮组织，但片状α相尺寸增大。力学性能测试结果表明，在位错和晶界的共同影响下，锻造区强度略高于增材区，导致断裂均发生在电弧增材侧。复合制造综合力学性能介于电弧增材和锻造之间，整体呈现低强高塑的特点。

TB18 钛合金是一种新型近β 型超高强韧钛合金，其高比强度、高比刚度的特征受到航空航天领域的青睐。本研究对TB18钛合金采用3 种电子束焊接和热处理组合工艺获得焊接接头，并通过组织分析、拉伸和冲击性能测试、断口分析研究了焊接接头的微观组织和力学性能的关系。结果表明，TB18钛合金电子束焊接接头由母材、热影响区和熔化区3个区域组成。在3种电子束焊接和热处理组合工艺中，固溶+时效+ 焊接态的熔化区为较软的β相，力学性能强度低但塑性高。而固溶+ 焊接+ 时效态、焊接+ 固溶+ 时效态3个区域的微观组织均为β相析出细小弥散的针状α相。但前者的熔化区针状α相长径比低，力学性能强度高，塑性差，呈现脆性断裂。焊接+ 固溶+ 时效态3个区域的α 相长径比相对均一，力学性能强度高，塑性良好，呈现强韧性匹配特征，因此是最优的电子束焊接和热处理组合工艺。

燃油调节器壳体类零件是航空发动机产品中的关键构件，其典型特征是孔系众多，呈现孔径小、深径比大等特点。针对燃油调节器壳体复杂高精度腔孔加工周期长、刀具利用率高、加工效率低和成本高等问题，本研究根据腔孔结构特点及精度要求，设计并制备了专用内冷式复合成型刀具。通过改进应用场景加工工艺方案和优化切削参数，并在零件上进行生产验证，实现了对复杂腔孔的高效率、高质量和高精度的稳定切削。

开缝衬套冷挤压强化孔工艺广泛应用于航空制造、维修等领域，用来提高飞机结构孔的疲劳寿命。采用仿真分析方法研究了开缝衬套冷挤压强化孔残余应力分布及疲劳寿命。首先基于有限元软件ABAQUS建立了7050铝合金构件挤压强化有限元模型，得到了不同挤压量下的仿真结果，并分析了该模型的准确性；其次，在得到的强化模型结果基础上利用疲劳分析软件Fe-Safe对强化孔疲劳全寿命进行了预测；最后，开展了未挤压孔与开缝衬套挤压强化孔的疲劳试验对比。结果表明，设计挤压量在4.0%~4.5%时，可以获得最合理的残余应力分布，当挤压量超过4.5%时挤出端残余压应力最大值基本保持不变。挤压完成后，孔径向变形呈马鞍形状，孔壁金属向孔两端方向流出。该强化工艺对孔的疲劳增益效果明显，强化孔的疲劳寿命约为未强化孔的10倍。

现代飞机装配制造过程中, 面对一些大尺寸组件的外形测量任务，单独使用手持三维激光扫描仪测量存在数据融合困难、累积误差较大等问题，因此，提出一种基于手持三维激光扫描仪与摄影测量系统的组合测量方法。利用摄影测量系统建立全局测量坐标系，通过相同视觉标志点匹配来获取局部视角测量坐标系与全局坐标系的变换关系，完成手持三维激光扫描仪局部扫描数据自动拼接。通过将测量数据模型与设计原型进行对比，获得大尺寸组件外形质量分析报告。在保证测量效率的条件下，组合测量方法可以提高型面测量精度。以某机前框组件外形精度的测量分析为例，测量精度可达23.6 μm，证明了该方案的有效性和可行性。

为探究CFRP/Al夹层结构在制孔过程中加工参数对分层损伤的影响规律和控制策略，首先，设计试验夹具，搭建试验平台，分别采用不同类型和材质的钻头对CFRP/Al夹层结构进行制孔试验研究，从中选取优质钻头种类。其次，通过对优质钻头在不同工艺参数下的钻削制孔试验研究获得最佳加工参数。最后，通过对钻削过程中的轴向力、扭矩随工艺参数的变化规律，分析CFRP/Al夹层结构制孔控制策略。研究结果表明，硬质合金双刃台阶钻为最优质钻头，转速大于4500 r/min、进给时间10 s为最优加工参数，最大钻削轴向力和扭矩随进给时间、转速的增大而减小，可通过提高转速和进给时间的方式提高CFRP/Al夹层结构制孔质量。