碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）和钛合金（Ti6Al4V）以其卓越的高比强度、高比刚度、优异的耐腐蚀性和抗热冲击能力在航空领域广受青睐。然而在复/钛叠层结构制孔过程中，两种材料的显著力学性能差异常导致加工质量不佳和刀具磨损加剧。本文综述了国内外学者在切削参数、先进刀具设计和切削环境方面现阶段的研究进展；总结近年来振动制孔作为先进加工模式在复/ 钛叠层结构制孔中取得了卓有成效的工艺效果，详细分析了复/钛叠层结构超声、低频振动制孔中切削力、切削热、制孔质量和刀具磨损等关键技术问题；概述了新型精强一体波动超声制孔技术；最后展望了振动制孔技术对叠层结构制孔技术的进一步推动。
随着隐身技术的快速发展，对复合材料的吸波性能要求日益提高。本文以SiC纤维2D机织织物为预制体，通过先驱体浸渍裂解法（PIP）制备了SiCf /SiC 2D机织层合复合材料，并通过试验测试与数值模拟相结合的方法研究了其反射损耗、吸波机理、影响因素等基础吸波性能。结果表明，在4~18 GHz频率范围内，本文所制备的SiCf /SiC 2D机织层合复合材料具有3 GHz的有效吸波带宽，吸收峰9.7 GHz处的最大反射损耗达–19.2 dB，其吸波性能与纤维电磁参数、细观结构参数以及电磁波的入射角度等因素密切相关。此外，还发现复合材料的吸波性能主要来源于特殊的编织结构和纤维与基体之间的相互作用。这些相互作用使电磁波在材料内部发生多次反射、散射和吸收，从而实现了高效的电磁波衰减，推动SiCf /SiC复合材料在隐身技术、电磁屏蔽等领域的应用。
随着现代航空发动机朝着高推重比、高可靠性、长寿命的方向发展，对发动机关键热端部件高温合金材料的承温能力及综合服役性能提出了更高的要求。在铸造高温合金的制备过程中，母合金中的微量合金元素在优化微观组织结构和力学性能方面起着至关重要的作用。本文以铸造高温合金中应用广泛的K417和K417G高温合金为研究对象，分析了典型微量元素Zr的作用机理及其分布状态的表征与研究方法，主要包括微量元素Zr对铸造高温合金凝固特性、微观组织及高温持久性能的影响规律。研究表明，Zr元素的加入可以有效降低合金的液、固相线温度，并促进共晶组织的形成，同时适量添加质量分数0.07%~0.09%的Zr有助于提升K417G高温合金的持久寿命；飞行时间二次离子质谱和透射电镜分析结果显示，Zr元素以Ni11Zr9金属间化合物的形式沿共晶组织与合金基体的界面处分布，而非之前普遍认为的Zr元素仅在晶界处富集。以上研究为铸造高温合金母合金中微量元素含量的控制提供了理论依据和数据支撑。
通过数值模拟的方法研究了直径300 mm的γ-TiAl合金铸锭真空自耗熔炼过程，获得了不同条件下γ-TiAl合金真空自耗熔炼过程中金属熔池形状、温度场、应力场的变化规律。结果表明，在真空自耗熔炼初始阶段金属熔池为扁平状，熔炼稳定阶段金属熔池形状变为V状，熔炼过程中铸锭凝固区域的表面存在拉应力区域，且拉应力随着熔炼的进行增大，最大拉应力达到430 MPa，在随后的冷却过程中拉应力有所降低，熔炼结束后400 s时拉应力降至180 MPa。分别计算了熔炼速度为3 kg/min、6 kg/min、9 kg/min、12 kg/min时的熔炼过程，随着熔炼速度的增加，金属熔池变深，熔池由V形变为U形。熔炼结束后500 s，以3 kg/min熔速制备的铸锭表面最大拉应力为120 MPa，以12 kg/min熔速制备的铸锭表面最大拉应力值为235 MPa。换热系数对熔池形状有一定影响，换热系数增大使熔池底部由宽变窄，但换热系数对熔池深度影响不大，对铸锭中的应力场影响程度较小。
中介机匣是航空发动机的重要部件。熔模铸造具有尺寸精度高、冶金质量可控和一体化成型的特点，是目前在机匣制造中应用最广泛的特种铸造方法。型壳制备是熔模铸造过程中的关键工序，对制壳过程中的工艺参数进行合理的控制和调配可以很大程度减少蜡模缺陷的产生。本文应用关节臂扫描法观测蜡模的部分形变，试验研究不同压射参数对蜡模表面质量的影响。分析钛合金中介机匣熔模铸造的技术难点，介绍熔模铸造的物性参数对铸件质量的影响，揭示了不同参数间相互作用的现象与机理。结果表明，物性参数对铸件质量的影响是错综复杂、相互关联的。对于大型薄壁复杂结构零件，采用强度更高的模料压制蜡模，能够减小蜡模面缩及蜡模自身的变形。蜡模表面流痕缺陷可以通过射蜡参数来改善，但会引入其他缺陷；然而提高温度会造成蜡模尺寸减小，可能会加剧复杂不稳定结构变形。
铝合金中普遍存在气孔、缩孔等铸造缺陷，严重影响其使用性能。本研究自主开发了一种基于元胞自动机的铸造铝合金缺陷多尺度预测模型。为了验证该模型的准确性， 采用X 射线计算机断层扫描技术（X-CT）三维表征了零部件不同部位的孔洞尺寸和形貌特征，预测和试验结果的对比分析表明，该模型能够有效地预测零部件不同部位的孔洞尺寸，其中孔洞当量直径的预测效果最佳，平均相对误差在25% 左右。该多尺度预测模型可以有效加速车轮铸造工艺优化，提高车轮生产效率，降低生产成本。
金属增材制造技术是一种基于离散–堆积原理的先进制造技术，为液体火箭发动机的设计制造带来了颠覆性的变化。推力室作为液体火箭发动机的核心部件，采用增材制造技术可实现结构的轻量化、集成化设计制造，以及燃烧室等热端部件内流道结构的整体制造，提高产品的性能和可靠性，缩短制造周期、降低制造成本。本文对金属增材制造技术在液体火箭发动机推力室中的应用情况进行了综述，并对未来的技术发展进行了讨论。
针对弱刚性CFRP/铝合金叠层构件锪孔孔壁表面粗糙度及锪孔深度难以控制的问题，开展了叠层构件旋转超声锪孔试验研究。重点开展了不同刚度条件下有、无超声振动锪孔对比试验，揭示了工艺参数、超声场能及制孔位置刚度对锪孔轴向力和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明，超声振动有效降低了锪孔轴向力、提升了锪孔孔壁质量，平均锪孔轴向力降幅达到12%，平均粗糙度Ra降低10%。横向刚度最小的孔位锪孔轴向力和孔壁粗糙度最大，其余孔位锪孔轴向力和孔壁粗糙度均随轴向刚度的减小而增大。同时，旋转超声加工可以实现铝合金有效断屑，避免长切屑对CFRP锪孔孔壁的二次损伤。
受到车间动态扰动的影响，单一调度规则在车间调度问题中无法一直获得较好的调度结果。对此，本文提出了一种基于D3QN（Dueling double DQN）的调度方法，用于柔性作业车间调度问题。首先通过将调度问题转化为马尔可夫决策过程，构建了强化学习任务数学模型，并依次设计了18种生产系统状态特征、9种用于评价机床和工件的分值动作以及与调度目标相关的奖励函数。然后基于Dueling double DQN算法，在机床Agent、工件Agent与车间生产系统的交互过程中，不断训练两个Agent在每个调度决策时刻选择最高评分的机床和工件，从而完成工件和机床的资源分配任务。最后通过仿真试验，将所提出的方法与直接选取机床编号和选取调度规则的调度方法进行对比，结果表明该方法能取得更好的调度结果。
飞机复合材料壁板与金属壁板的连接是机身结构设计的重要研究内容。由于复合材料与金属之间性能存在差异，导致混合连接件服役状态下的应力难以预测。以碳纳米管（CNTs）和MXene薄膜为代表的新型纳米碳材料具有独特的纳米尺度结构和优异的物理性能。本文通过改进MXene/CNT复合薄膜传感器制备工艺，并将其应用于复合材料/ 金属连接结构健康监测，对服役过程中的混合连接结构进行全过程跟踪测试。结果表明，薄膜传感器在全过程监测响应与混合结构连接件时间应变曲线吻合，并且能够对混合连接结构失效精确预警，具有一定的工程意义。
激光粉末床熔融（L-PBF）技术在复杂工件一体化成形中得到广泛应用，但打印过程中激光快速升温和冷却过程产生的热应力会影响工件的成形质量。基于有限元方法建立了细观与宏观两种尺度下TC4合金材料L-PBF成形过程模型。在细观尺度下评估三层道次扫描过程中实时温度场及应力场，探究工艺参数与打印层数对熔池等细观尺度的影响，发现熔池尺寸的增长对功率更敏感，且高功率可以释放下层积累的热应力，但同时也有更高的冷却速率使最大热应力升高。在宏观尺度下构建工件整体打印模型，并基于细观尺度结果调整成形参数，对残余应力分布和变形结果进行预测，二者吻合较好。基于部件实际的打印结果，通过构建补偿模型，将最大位移量由0.626 mm减小至0.027 mm，降低约95.7%；平均位移量由0.595 mm减小至0.024 mm，降低约95.97%，且计算时间控制在合理范围内。
为解决当前人工焊缝缺陷检测过程中存在的检测效率低、缺陷判定存在主观性的问题，提出了一种基于Halcon的焊缝缺陷图像检测与识别方案。将X射线拍摄的焊缝图像预处理后用高频增强显示鱼鳞纹部分，再通过均值滤波和二值化提取出ROI。在普通区域生长法中加入判别条件，自动选择最合适的参数识别气孔和钨夹渣，改进普通开运算卷积核以识别出未焊透部分。相较于机器学习，本文方法无需使用大量训练集。本次试验共检测222张图像，检测精度为89.19%。结果表明，焊接缺陷DR图像自动识别对提高企业的零部件检测效率及质量有重要的意义，计算机识别焊缝缺陷可排除人工缺陷判定中主观因素造成的误差，并能够长时间、高强度地识别焊缝缺陷；可实现对于焊缝缺陷的实时保存与远距离传输。
