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航空制造技术
航空制造技术

谢向利

半月刊

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航空制造技术/Journal Aeronautical Manufacturing TechnologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊以先进性、实用性见长。在航空、航天、军工领域及机床、模具、汽车、船舶等领域享有较高声誉。是富有影响力的刊物。主要栏目：专稿、综述、科技成果、学术论文、新工艺 新技术 新设备、技术改造 技术革新、生产组织与管理、简讯与工艺动态、装备市场指南等。是中国科技论文统计用刊、中文核心期刊，曾获航空优秀科技期刊一等奖、全国优秀科技期刊二等奖、“八五”优秀国防科技期刊。本刊全面组织推动制造业科研、生产、销售信息的交流，竭诚为国内外厂商创造更多的社会效益和经济效益。
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    基于斜角切削的CFRP螺旋铣孔微观仿真分析

    周兰王云龙安国升朱瑞彪...
    14-26页
    查看更多>>摘要：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.

    螺旋铣孔碳纤维增强复合材料(CFRP)斜角切削纤维方向角有限元模型

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    带热障涂层单晶涡轮叶片涡流检测及损伤分析

    高志坤张翔卜嘉利李夺...
    28-34页
    查看更多>>摘要：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.

    IC21单晶高温合金涡轮叶片热障涂层涡流检测再结晶原始裂纹

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    沉积速率对GWZ932镁合金电弧增材制造组织和性能的影响

    谢勇张睿泽冯晨陈雷...
    38-46页
    查看更多>>摘要：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.

    镁稀土合金电弧增材制造沉积速率微观组织力学性能

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    激光高速沉积Inconel 625涂层组织特征及性能

    杨胶溪杨剑锋白兵刘琦...
    47-52,61页
    查看更多>>摘要：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.

    激光高速沉积镍基合金涂层微观组织冶金行为溶质截留抗腐蚀性能

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    电弧增材制造铝锂合金组织与性能研究

    张睿泽谢勇罗志伟严振宇...
    53-61页
    查看更多>>摘要：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.

    电弧增材制造铝锂合金微观组织力学性能抗拉强度

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    基于图像分割的激光沉积制造变形测量方法

    刘志伟杨光王伟
    62-67页
    查看更多>>摘要：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.

    激光沉积制造(LDM)弯曲变形双目视觉图像分割Census算法

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    锻造-电弧增材复合制造TC11钛合金组织与力学性能研究

    罗志伟张睿泽张京京李权...
    68-75页
    查看更多>>摘要：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.

    TC11钛合金电弧增材制造锻造复合制造显微组织力学性能

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    TB18钛合金电子束焊接接头微观组织及力学性能研究

    耿康徐明刘昕付鹏飞...
    76-84页
    查看更多>>摘要：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.

    TB18钛合金电子束焊接热处理组织力学性能断口分析

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    燃油调节器壳体深孔加工复合刀具设计与试验研究

    郭龙文李斌训彭强谭靓...
    85-90页
    查看更多>>摘要：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.

    燃油调节器壳体复杂高精度腔孔复合刀具钻铰加工表面质量

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    基于激光喷丸几何特征的固有应变反求方法

    薛贞浩罗明生胡永祥
    91-97,105页
    查看更多>>摘要：针对激光喷丸固有应变反求问题,以固有应变理论为基础,建立了基于几何特征的固有应变反求的方法.基于有限元理论建立了激光喷丸固有应变与变形位移之间的控制方程;以固有应变和变形之间的控制方程为基础,结合激光喷丸变形位移与动态仿真初始固有应变,建立了固有应变反求优化模型.在不同能量下进行激光喷丸试验,反求固有应变,并基于变形和残余应力对反求结果进行验证.结果表明,变形几何特征和动态冲击初始固有应变相结合,可以高效准确地实现固有应变反求.

    激光喷丸固有应变反求方法残余应力几何特征

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