为满足飞机大型结构件研制需求，针对170 mm厚TC4钛合金开展电子束焊接技术研究，采用熔池导流电子束焊接方法。通过变聚焦焊接试验方法，获得了2415~2400 mA聚焦电流状态的焊接工艺，最大焊接熔深达162 mm，焊缝呈近似平行形貌，实现了大厚度钛合金熔池金属流动、焊缝成形的调控。试验结果表明，焊缝区存在粗大的柱状晶和针状α' 马氏体组织，随着焊接熔深的增加，焊缝晶粒和显微组织逐渐细化均匀；接头显微硬度呈马鞍形分布，沿熔深由上至下从337HV逐渐增加至356HV。研究结果验证了熔池导流电子束焊接技术可改善大厚度钛合金的熔透成形、焊缝形貌及组织均匀性。

电介质表面金属功能图案在航空航天、消费电子、柔性传感等领域的需求日益增长。激光加工作为一种无需掩膜的柔性制造技术，具有加工精度高、非接触式加工、制造效率高等优点，可以在多种电介质表面实现金属功能图案的直接制造，近年来发展迅速。按照自上而下和自下而上的技术路线，分别概述激光刻蚀、选择性激光烧结、脉冲激光沉积、激光诱导化学液相沉积、激光诱导化学气相沉积、激光辅助化学镀6种激光加工技术的原理和优势，及它们在电介质表面加工金属功能图案的最新研究进展，并总结相应的技术瓶颈和未来发展趋势。

随着科技的飞速进步，难加工材料、异形面零部件得到广泛应用，传统切削技术难以（或不能）解决不断涌现的加工难题。超声、激光、放电及电解加工等特种加工方法可有效解决此类技术难题。单一加工技术各有优点，但均有其局限性，如切削加工高硬材料难度大，加工效率及精度差；超声加工只对硬脆性材料效果显著；放电成形及线切割加工总体效率较低且有表面变质层；常规参数电解加工精度不够高且存在环境保护问题。在实践中，将超声效应有效辅助/复合的多能场加工方法具有多技术复合优势。本文针对超声辅助切削、超声辅助激光、超声复合放电、超声复合电解及超声复合机械–电解–放电等多能场加工的机理、技术特点及应用现状进行系统分析与综述。超声辅助切削加工可显著减小切削力、切削热，改善排屑条件，减小（或避免）加工表面缺陷，有效提高加工精度与效率；超声辅助激光加工可有效解决产物排出及表面质量问题；超声复合放电加工可在保证加工精度的同时有效提高加工效率，同时超声的抛磨作用可改善放电加工表面质量；因超声效应可增强和改善电解极间作用效果，提高材料电解去除的非线性，超声复合电解加工在具有较好的加工速度及表面质量的同时，加工精度可得到明显提高；超声复合机械–电解–放电等多能场加工方法的参数相互作用可“存利去弊”，具有多技术复合优势。通过多能场各参数的优化协调，可对不同性能材料与加工要求的难加工零部件实现优化加工。本文对超声辅助／复合多能场加工特点、技术指标及实际应用进行了较系统的归纳与总结，分析其存在问题，探讨有效解决措施，对未来的相关研究工作进行分析与展望。

2.5D C/SiC复合材料是航空国防领域耐高温构件用关键复合材料，其高硬度、高耐磨性使该材料的高质量微孔加工异常困难。本文提出了一种基于磁场/ 液体辅助（MLM）的2.5D C/SiC复合材料皮秒激光制孔工艺，通过提取微孔的出/入口直径、锥度、氧化、重铸层等特征，与皮秒激光加工（PM）、磁场辅助加工（MM）、液体辅助加工（LM）3种工艺进行了对比研究。结果表明，基于MLM 的皮秒激光加工能够有效降低微孔的入口直径，同时增大出口直径，在两组不同的试验参数下分别获得了锥度1.3° 及1.1° 的微孔，比PM 工艺的锥度分别降低了18.75%和45%，比MM工艺的锥度分别降低了13.33%和31.25%，比LM工艺的锥度分别降低了91.22%和79.63%。此外，利用EDS能谱分析、拉曼光谱以及XPS 技术对制备的微孔开展了微观组织分析。可以发现，MLM工艺更有效地减少了孔壁的石墨化缺陷。其中，液体辅助避免了微孔入口处的氧化，同时清晰地观察到裸露的纤维和基体，有效避免了热损伤和重铸层缺陷。在皮秒激光制孔中，MLM的主要作用机制体现在液体的冷却效应、隔绝氧气机制，以及磁场纵向拉伸等离子体，从而减弱等离子体屏蔽效应。

针对难加工材料大深径比小孔低损伤高效精密加工难题，提出了激光与管电极电解同步复合加工方法（Laser-STEM）。利用内全反射效应将激光高效传导至大深度加工区，通过中心激光加工和边缘电解加工同步进行，实现大深径比小孔高表面质量、高效率精密加工。研究了激光与复合工具电极的耦合方法及机理，实现激光高效率稳定传导。通过观测Laser-STEM复合加工过程中试验现象和加工间隙演化，结合加工轮廓检测，证明了小孔高效精密成形的可行性。建立了复合加工电流信号变化与加工状态的映射关系。在钛合金、高温合金上高效加工出直径1.25 mm，深径比达125∶1，无再铸层、无微裂纹的小孔。所提出的复合加工方法可用于航空发动机和燃气轮机关键部件高表面质量、大深径比微小孔的高效精密加工。

激光加工技术具有加工精度高和加工柔性大等特点，能够实现各种金属及非金属材料的多样化加工，在航空航天、汽车和船舶制造等工业领域得到广泛应用。然而，激光加工技术存在一定的局限性，比如超快激光加工效率较低，常规激光加工表面有热影响或重铸层。为解决这些问题，激光与液体复合加工技术应运而生并蓬勃发展。液体的引入提高了激光加工效率，并显著改善了加工质量。在加工过程中，液体扮演了冷却剂、润滑剂及清洗剂的角色，有助于消除热影响区和重铸层。在液体冷却和冲刷作用下，加工产物被快速带离加工区域，加工表面质量得到提高的同时加工效率得到了提升。全面回顾当前激光与液体复合加工领域的最新研究进展，重点综述水辅助激光加工技术和电解液辅助激光加工技术，并对它们未来的发展方向进行展望。

针对脉冲电子束焊接工艺的需求，以快速可控调节的直流偏压主电路结构设计及束流自适应闭环调节的控制电路设计为核心技术，实现束流自适应闭环调节的高频脉冲电子束偏压电路设计；并通过Cadence仿真软件对电路参数进行仿真验证，优化电路参数。在此基础上，完成高频脉冲电子束偏压电路研制，并将高频脉冲电子束偏压电路接入电子束焊接系统中进行特性验证，结果表明，脉冲电子束流可以实时动态跟随设定信号，工作频率可达1 kHz，束流的上升与下降速度较快，波形良好，失真度较小，可有效满足脉冲电子束工艺的需求。

杂散腐蚀是影响整体叶盘型面精密电解加工精度的重要因素，辅助阳极可以有效抑制相邻已加工叶片的杂散腐蚀，进而提高叶片加工精度。针对中小型航空发动机整体叶盘叶间通道狭窄扭曲导致辅助阳极设计困难的问题，提出了一种辅助阳极结构设计方法，该方法通过优化工具阴极进给路径实现了辅助阳极的优化设计。试验结果表明，采用该方法设计的辅助阳极在开展整体叶盘电解加工试验时，阴极组件可以顺利进给至加工起始位置，加工后叶片表面光滑，无明显杂散腐蚀痕迹，有效提高了整体叶盘的加工精度。

利用ABAQUS有限元模拟软件对SiC/Ti60复合材料热等静压（HIP）过程进行仿真，建立了纤维体积分数为25% 的SiC_f/Ti60复合材料代表性体积单元（RVE）模型，分析复合材料热等静压致密化过程及残余应力分布特征。分析结果表明，复合材料的塑性变形及致密化主要发生在保温保压阶段，界面层的热残余应力特征与钛合金基体和SiC纤维存在显著差异。界面层中的TiC反应层的周向应力较SiC 维出现应力突变，压应力值增加205 MPa左右。C涂层和TiC界面层上的轴向应力接近于0，降低了SiC纤维（压应力）与基体（拉应力）间的应力梯度。复合材料中的C层厚度会影响界面层热残余应力，当C层厚度从1.5 μm增大到2.5 μm时，界面层及周边区域的径向应力减小了7 MPa，TiC界面层上的周向应力减小了20 MPa。提高热等静压保温温度能够增强致密化效果，但是会使界面层及附近区域的残余应力略有增大。

C型梁R角区域在热压罐成型过程中易产生褶皱缺陷，严重影响构件成型质量和使用性能。为了准确评价褶的皱缺陷程度，提供减少褶皱产生的思路，利用热压罐成型工艺开展了国内外两种不同牌号预浸料在不同铺层数下的C型梁样件制造，对成型过程中R角预浸料的变形行为进行了分析，探究了褶皱缺陷形成的机理。提出了包含厚度分布、边缘滑移角和R 角部分褶皱量化分析3个方面的评价方法，并利用该方法对样件进行了评价和对比。结果表明，预浸料的层间滑移行为是褶皱形成机理的关键，滑移阻力过大导致褶皱缺陷的产生；所测试的国产预浸料与国外预浸料相比，其整体黏度更大，所制造的C型梁更易产生褶皱缺陷；3个方面的评价指标具有一致性，可以从多个角度综合衡量C型梁R角的褶皱缺陷程度。

连续纤维增强聚合物复合材料（Continuous fiber reinforced polymer composites，CFRPCs）是增材制造领域的一种新材料，与金属、陶瓷等传统加工材料相比，具有质轻高强、耐疲劳、耐腐蚀等特点，因此广泛应用于航空航天、轨道交通和生物医疗等领域。近年来，随着增材制造技术的发展，CFRPCs 3D打印技术为高性能、低成本、可定制化的复杂结构零件制造方案开辟了新思路。本文主要针对CFRPCs 3D打印工艺进行系统综述，重点介绍了以熔融沉积成型工艺为主的CFRPCs 3D打印材料、工艺参数以及性能强化工艺的最新研究进展，并对目前面临的挑战以及未来发展进行了总结与展望。

面向飞机大部件自动化和数字化对接装配应用场景，针对飞机大部件对接装配过程数据缺乏互联互通、数据价值得不到充分利用等问题，提出了一种飞机大部件对接装配数字孪生系统构建技术框架，从数据采集、虚拟对接模型、可视化模型构建与虚实映射4个角度出发，阐述了飞机大部件对接装配过程数字孪生系统实现的技术流程。对飞机大部件对接系统CATIA数模进行轻量化后，基于Unity3D平台建立虚拟空间，通过数据采集、数据中台以及应用服务实现物理实体与虚拟空间的虚实映射，为数字孪生技术在飞机大部件对接装配上的应用提供了参考。