固体发动机增材制造技术研究进展及应用展望

摘要:近年来金属材料、连续纤维增强复合材料、固体推进剂材料增材制造技术发展迅速,国外已经率先实现了固体发动机增材制造的工程化应用。概述了国内外固体发动机金属件增材制造、复合材料壳体增材制造、复合固体推进剂增材制造技术研究进展,结合增材制造技术优势,提出固体发动机增材制造技术未来应用设想。

机器学习技术在航空材料领域的应用

摘要:机器学习技术在航空材料领域具有广阔的发展前景,并在材料选择、设计和优化等方面发挥着重要作用。首先简要论述机器学习技术在航空领域中的优势和潜力,概述机器学习的技术发展、算法类别和特征及其局限性,介绍机器学习在科学研究中,特别是复杂材料数据形式下的常规的或潜在的应用。其次,主要关注机器学习在航空材料领域的研究现状,探讨近年来利用机器学习辅助高温合金材料、高强度结构材料、热防护涂层材料及功能与智能材料的研究进展,并阐述机器学习驱动航空材料研究的策略和方法。最后,对机器学习辅助航空材料研发所面临的挑战进行展望,通过推动数据资源的开放共享、深化领域知识和物理规律在机器学习模型中的融合,以及不同类型数据的特征一致性转换,助力航空材料研究向大数据驱动的材料科学第四范式转型。

空间环境对高性能纤维力学性能及结构的影响

摘要:增阻球离轨是一种处理低地球轨道(LEO)空间碎片问题的有效手段,采用高性能纤维一体化织造工艺制作增阻离轨球能够有效改善拼接结构的曲面不规整问题。在离轨周期中,高性能纤维材料将长期受到低地球轨道中高低温交变、原子氧(AO)辐照等环境因素的影响。为探究LEO 环境中高低温交变和原子氧辐照两种主要的空间环境因素对高性能纤维结构和性能的影响,选择空间环境适应性好的纤维进行织造,测试研究了聚酰亚胺纤维、聚芳酯纤维Vec-tran、聚芳酯纤维Yokolar 3种有机高性能纤维经过高低温交变处理和原子氧辐照处理的力学性能、表面形貌及化学结构变化。高低温交变处理后3 种纤维强力降低,但强力保持率均高于70%;纤维表面观察到轻微的颗粒、沟槽等缺陷;红外光谱特征峰形状无明显变化,化学结构基本稳定。原子氧辐照后3 种纤维的力学性能损失幅度均高于40%,且发黏变硬、柔性变差;聚酰亚胺纤维表面存在大量凹凸起伏和粗细不匀且有明显的侵蚀孔洞,在两种聚芳酯纤维表面观察到原纤化劈裂和剥离;处理后纤维的红外光谱中出现新的特征峰,部分原有特征峰强度减弱或消失,3 种纤维的化学结构均被破坏。3种高性能纤维均具有较好的耐高低温性能,但原子氧辐照对3 种纤维的结构和性能均造成了严重破坏,需要进一步探究高性能纤维原子氧防护的处理方法。

高能量长续航无人机电池的开发及制备

摘要:以高镍三元单晶和多晶颗粒为正极材料,制备出了3种体系的正极极片。负极材料采用高首效和低膨胀的硅氧颗粒,并制备成负极极片。通过软包电池叠片和注液工艺,制备成单体电芯。采用3种不同的化成工艺对单体电池进行激活,经过高温加压和阶梯式充电电流方式化成的电池,循环500 周后容量保持率高达95.3%。最终制备的单体电池在常温2 C 放电条件下表现出优异的电化学性能,放电容量为23 Ah,能量密度达到269 Wh/kg。在常温1 C/2 C循环1000次后,电池容量保持率达到88.3%。单体电池在高温柜放置7天后,电池的容量保持率达到95.7%,容量恢复率为97.4%。该电池还具有优异的放电倍率性能,以1 C放电容量为基准值,10 C的放电容量比达到了83.3%。按照国家标准,电池还顺利通过了严格的加热和外短路安全要求测试。此外,通过选用一致性更高的6块单体电池以串联的方式进行组装,成功制备出了无人机电池组。该电池组尺寸为81 mm×183 mm×71 mm,重量为1902 g,2 C放电能量密度为240 Wh/kg,可满足不同倍率下放电,使之能够在多种复杂工作条件下为无人机提供可靠的动力支持。

SiGe合金综述:最新的研究进展及热电性能优化策略

摘要:硅锗(SiGe)合金作为代表性中高温热电材料,在太空探测航天器的辅助电源上,已经获得了较为广泛的应用。SiGe合金具备结构稳定、元素丰富、无毒、耐高温、易于工业集成等显著优势,但较低的热电性能限制了SiGe合金的实际应用与推广。基于此,本文综述了SiGe基热电材料在电、热两方面的协同优化策略,以及相关最新研究进展。在电学方面,揭示了调制掺杂、能量过滤机制等优化策略对提高SiGe合金的功率因子的重要性;在热学方面,详细回顾了降低SiGe合金晶格热导率的诸多策略,包括纳米结构化、SiGe-金属硅化物/硅化物复合以及SiGe-氧化物复合策略,并比较了不同优化策略对晶格热导率的降低效果。通过电热输运参数的协同优化,p型和n型SiGe基热电材料的zT值分别达到了1.81(1100K)和1.7(1173K),为当前文献报道的最高值。本文对于SiGe块体材料的热电性能的进一步优化提供了一定的参考。

航空航天复杂曲面构件精密成形技术的研究进展

摘要:对于当前航空航天飞行器中广泛存在的金属复杂曲面构件的高性能发展需求,提出研发针对叶片类零件、大口径薄壁弯管以及复杂钣金构件的楔横轧短流程制坯、颗粒填料辅助推弯成形以及高能率冲击液压成形等精密成形技术,分别从工艺原理、设备、模具及典型零部件应用等方面对上述技术的研究进展进行阐述和介绍。

吸波材料/结构及吸波-承载功能一体化结构研究进展

摘要:随着现代科学技术的迅速发展,电子信息设备的普及极大改善了人们的生活质量,但随之也带来了电磁干扰与电磁辐射等安全问题,尤其是对于国防军工领域,雷达测试技术的改进升级使武器装备的生存力面对巨大威胁。因此迫切需要开发高性能的电磁吸波材料来抑制电磁干扰与辐射,防止信息泄露。本文以吸波材料与吸波结构应用为切入点,对各种吸波材料的电磁波损耗机制进行了系统地整理,同时探讨了吸波结构的主要应用手段,并以此为基础阐述了吸波材料与吸波结构的研究现状与发展趋势,进一步分析了目前研究发展中吸波材料与吸波结构具备的优势与不足,最后提炼出了吸波领域未来需要解决的关键科学问题,针对现今吸波材料与结构功能一体化研究的不足,提出了关于未来研究方向的关键性建议。在此所讨论的方法与提出的策略有望对未来吸波-承载结构创新型设计提供一定的指导。

镍基高温合金增材制造技术及其在航天领域应用进展

摘要:镍基高温合金在高温环境下具有抗氧化性能好、力学性能优的特点,在火箭发动机、超燃冲压发动机等领域有着广泛的应用。增材制造技术以其“近净成形”的优势,可实现传统加工方式难以实现的含流道、薄壁等复杂结构件的成形,进一步推动了镍基高温合金在航天领域的应用。本文以增材制造技术研究最透彻的GH4169/IN718为例,概括了增材制造镍基高温合金的力学性能、微观组织特征,总结了增材制造高温合金在航天领域的应用进展。

基于机器人的自动化检测技术在航空制造中的应用进展

摘要:随着航空工业的发展,各类航空器的性能日益提升,对质量检测的要求也不断提高。相较于传统人工方法,基于机器人的自动化检测技术具有更高的操作精度和效率,在航空制造与检修过程中已经得到广泛应用。本文重点关注了近10 年基于机器人的自动化检测技术在零件加工、成品质量检测及飞机整机维护检修等各个环节中的应用情况。对比了六轴工业机器人、移动机器人和无人机等不同种类机器人与超声、光学和其他类型检测技术的应用效果。最终总结得出,基于机器人的自动化检测技术的研究对提高航空制造与检修过程中的质量控制具有重要的实际意义,但仍面临小型化、智能化、实用化的挑战。

增材制造用适航级钛合金粉末在民用航空领域中的研究与应用进展

摘要:增材制造技术在零件构型快速试制迭代、复杂零件一体化成形和结构减重等方面具有极大的应用优势,随着民用航空领域的发展,对激光增材制造提出了更多的需求。金属粉末作为增材制造的基础,对激光增材制造的质量的影响很关键。综述以民用航空用钛合金粉末为对象,梳理了增材制造金属粉末的制备工艺及其性能评价,对照适航级品质的要求,阐述了增材制造钛合金粉末在民用航空中研究和应用进展,并分析了制约增材制造金属粉末在民机进一步批产应用的瓶颈和挑战。