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激光增材制造技术发展及在航天领域的应用进展

激光增材制造技术发展及在航天领域的应用进展

摘要：增材制造（AM）技术作为近30多年来发展起来的新型数字化制造技术，具有快速制造复杂结构产品、高效利用原材料、可高度优化产品结构及适应个性化小批量生产等优点，非常契合航天装备日益整体化、复杂化、轻量化、结构功能一体化制造需求，为传统航天制造业的转型升级提供了巨大契机。近年来，以金属粉末为原材料、以激光为热源的激光增材制造（LAM）技术已成为AM技术领域最为热门的研究方向之一，其在航天领域的应用范围已从零部件级逐渐发展至整机级，且正在迈向工业化和智能化。本文针对航天领域广泛应用的3类典型轻质高强金属材料（铝合金、钛合金及镍基高温合金）、3类典型结构（大型整体结构、异种金属结构、发动机整机结构），介绍了近年来国内外LAM技术的发展及在航天领域的应用进展，分析了当前存在的问题和不足，并对未来LAM技术潜在研究发展方向进行了展望。
航空 2024年06月06日
球形钛合金粉末制备技术及航空增材制造应用研究进展

球形钛合金粉末制备技术及航空增材制造应用研究进展

摘要：钛合金具有高强轻质耐高温的特点，因而成为拥有巨大前景的航空结构材料。传统的机械制造工艺难度大、成本高，限制了钛合金的应用。增材制造(AM)作为新兴的先进制造技术，可以通过逐层加工的方式制造出具有较高三维精度的金属部件，从而实现钛合金的近净形加工。因此，首先介绍了球形钛合金粉末制备技术，其中包括等离子旋转电极雾化法（PREP)、电极感应气体雾化法（EIGA）、等离子体雾化（PA）和等离子球化技术（PS）等，对比4 种球形钛合金粉末的制备技术和优缺点，以及在航空增材制造的应用，包括激光选区熔化（SLM）、电子束选区熔化（EBSM）和激光熔化沉积（LMD）等，总结了不同钛合金粉末制备技术在航空增材制造的应用特点和发展趋势，并指出钛合金增材制造未来发展的关键是低间隙钛粉的制备，增材制造设备高精度、高效率和大型化将是未来的发展趋势。
航空 2024年08月06日
航天器用材料应用验证技术体系

航天器用材料应用验证技术体系

摘要：本文基于钱学森的“综合集成方法论”，结合我国航天器材料的研制及应用特点，阐述了应用验证技术体系基本原理，并总结工程实践经验，提出建设要点。该体系通过材料特性表征及应用情况的宏观与微观研究，利用试验验证、专家决策支持、计算仿真、归纳演绎、信息处理等方法，形成了多指标评价、多角度分析、综合评判的材料工程应用质量控制系统，发挥了人机结合、定性与定量结合、理论与实践结合以及多学科融合的系统工程优势，为我国航天装备自主发展奠定基础。
航空 2024年05月27日
航空金属材料热加工仿真研究现状

航空金属材料热加工仿真研究现状

摘要：目前，双碳目标日益成为我国经济高质量发展的绿色引擎，而热加工作为改善金属材料使用性能的重要基础工艺，存在着影响因素众多、研发周期长的问题。因此，开展模拟工艺参数优化设定、多场耦合实体仿真以及精细化控制工艺，进行材料组织-变形-性能协同调控方法的研究是十分必要的。介绍了近年来国内外热加工数值模拟方法，并对典型航空金属材料热加工数值模拟研究进展进行了介绍，最后对未来发展方向进行了展望。
航空 2024年07月29日
等离子旋转雾化制备航空用3D打印金属粉体材料研究

等离子旋转雾化制备航空用3D打印金属粉体材料研究

摘要：获得高品质、低成本的球形粉体材料是满足金属3D打印技术及制备高性能金属构件的关键环节。现阶段，快速凝固制粉工艺是制备金属3D打印粉体材料的核心技术之一。快速凝固技术是将金属、合金熔体直接雾化制得球形粉末，或通过高压雾化介质（水或气体）的强烈冲击，或通过离心力使之破碎，高速冷却凝固实现的。
航空 2024年02月28日
双功能梯度碳纳米管增强复合材料旋转圆柱壳的振动分析

双功能梯度碳纳米管增强复合材料旋转圆柱壳的振动分析

摘要：对3种边界条件下旋转态双功能梯度碳纳米管增强复合材料（DFG-CNTRC）圆柱壳的行波振动特性开展了研究。首先，根据建立的DFG-CNTRC圆柱壳模型，分析了以金属-陶瓷功能梯度材料为基体的5种类型碳纳米管增强材料的性能参数。其次，基于Sanders 壳体理论和传递矩阵方法，考虑转速影响，推导了任一截面状态向量的常微分方程组和整体传递矩阵关系。最后，对简支-简支（S-S）、固支-固支（C-C）和固支-自由（C-F）3种典型边界条件下的动力学微分方程进行求解计算，验证了理论分析的正确性。研究表明，科氏力和离心力效应引起行波频率出现了分离现象和增大趋势，边界条件和碳纳米管体积分数对行波振动特性的影响显著，而基体材料体积分数指数对振动特性的影响较小，长度和厚度对结构振动特性影响均不同。
航空 2024年02月28日
激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸性能

激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸性能

摘要：激光熔覆修复GH4169合金的拉伸性能具备各向异性，拉伸性能与受载方向和修复界面之间的夹角（界面角度）显著相关，研究修复后合金的拉伸各向异性可为GH4169合金构件的高性能修复奠定基础。基于数字图像相关（DIC）技术开展了不同界面角度下的修复后合金拉伸试验，结合光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）等手段进行了界面区域微观组织及断口形貌观测分析，对激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸力学性能开展了研究。结果表明修复后合金的拉伸性能与拉伸载荷方向、枝晶生长方向的夹角呈负相关；拉伸试样的断裂主要是由Laves/γ相界面在拉伸载荷下分离引发裂纹成核和扩展造成的。当枝晶取向与拉伸载荷的夹角较小时枝晶间较大尺寸的不规则Laves相破碎成小颗粒并随基体γ相一同移动，断裂后韧窝较深，抗拉强度和屈服强度较高；当夹角较大时枝晶间Laves/γ相界面剥离导致裂纹形核，而后快速扩展，断口呈大量阶梯状的枝晶沿晶断裂形貌，拉伸性能较差。研究阐明了不同界面角度对修复后合金拉伸性能的影响机理，可为激光熔覆修复GH4169高温合金构件拉伸性能的综合评估提供基础。
航空 2024年05月19日
碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用需求及挑战

碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用需求及挑战

摘要：随着航空发动机推重比的不断提高，急需发展轻质、高强韧、耐高温、长寿命、抗烧蚀、抗氧化的碳化硅陶瓷基复合材料（ＳｉＣ　ｍａｔｒｉｘ　ｃｅｒａｍｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ＣＭＣ－ＳｉＣ），以满足航空发动机愈加苛刻的服役要求。本文简要介绍了ＣＭＣ－ＳｉＣ复合材料的特点和制备方法，综述了ＣＭＣ－ＳｉＣ复合材料在国外先进航空发动机热端部件上的应用进展及国内的研究现状。从工程化角度，指出了国内在高性能纤维、构件设计及制备、环境障涂层、无损检测技术、考核验证方法、修复技术等方面存在的差距及需突破的关键技术，指出了今后国内的研究目标与发展方向。
航空 2024年01月09日
金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望

金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望

摘要：增材制造技术与传统铸造、锻造等方式相比，具有成形时间短、成形精度高、设计更自由等优势，是材料加工领域中最具有应用前景的技术之一，金属增材制造技术已在航空领域中得到广泛研究和应用。本文从技术原理、研究现状、航空应用等方面介绍了5种主要的金属增材制造技术，对比分析了国内外金属增材制造技术在航空领域中的研究和应用现状，阐述了增材制造技术对航空领域发展的重要性，并对金属增材制造的发展前景做出展望。
航空 2024年05月07日
航空发动机热障涂层的CMAS腐蚀与防护研究进展

航空发动机热障涂层的CMAS腐蚀与防护研究进展

摘要：热障涂层（TBCs）广泛应用于先进航空发动机热端部件，可以有效提高发动机的工作效率和服役温度。随着发动机涡轮前进口温度不断提高以及工业生产和人类活动愈加频繁，TBCs 面临严峻的CMAS 腐蚀问题。目前CMAS 腐蚀已经成为制约TBCs 应用和发展的关键因素，如何提高TBCs 的CMAS 防护能力是TBCs 领域的研究热点和难点。关键词：先进航空发动机；热障涂层；CMAS; 腐蚀防护
航空 2024年01月09日