航空航天领域用增材制造金属材料的研究进展
摘要:从航空航天领域对增材制造金属材料的需求出发，介绍了增材制造金属材料在航空航天领域的应用以及市场规模。评述了铁基合金、镍基合金、钛合金、铝合金等增材制造合金的微观组织和力学性能。总结了４种增材制造合金在航空航天领域关键零件中的典型应用实例。指出了航空航天领域用增材制造金属材料存在的问题及未来的研究方向。
等离子喷涂树脂基体抗氧化材料及涂层的研究
摘要：随着航空发动机的日益发展，燃烧室火焰温度的不断提高，广泛应用于航空发动机冷端部件的树脂基复合材料面临着更加严苛的氧化烧蚀环境，而在树脂基复合材料表面制备抗氧化烧蚀涂层则是一种有效可行的应对策略。在各类涂层方案及体系中，兼具隔热、抗氧化、应力缓冲等特点的多层结构体系受到广泛关注，该研究提出Al/NiCoCrAl/YSZ三层结构涂层，并使用酚醛树脂和SiO2对YSZ 进行改性，利用喷雾造粒的方法对改性后的复合粉体进行制备，使用大气等离子喷涂方法在碳纤维增强的聚酰亚胺基复合材料表面制备涂层样品。在热流密度为100J/(m2·s)的氧乙炔燃流条件下，酚醛树脂含量为6wt.%改性的涂层的防护效果最佳，试样的线烧蚀率为4.42×10−4mm/s，质量烧蚀率为9×10−6g/s。
增材制造镍基高温合金在航空发动机与燃气轮机中的研究应用进展
摘要：镍基高温合金具有良好的高温性能，被广泛用于航空发动机与燃气轮机热端部件的制造。增材制造逐点快速熔凝、逐层累积堆叠的工艺特点，不仅可实现高性能复杂结构零件的快速制造，还可用于损伤零件的高效率、高质量修复。目前，增材制造技术已逐渐成为镍基高温合金零件制备及修复的重要技术途径之一。本文综述了增材制造镍基高温合金在显微组织与冶金缺陷研究方面的进展，总结现有文献中GH3536、GH3625 和GH4169 三种常用镍基高温合金的拉伸性能，介绍增材制造镍基高温合金零件在航空发动机及燃气轮机中的典型应用案例。最后，针对现有研究存在的问题及制约增材制造镍基高温合金零件应用的困难，提出从设计增材制造专用镍基高温合金成分、建立增材制造镍基高温合金专用热处理/热等静压工艺、开发单晶镍基高温合金增材制造技术、发展增材制造实时监测控制技术、创新增材制造零件内表面处理技术等方面，进一步促进增材制造镍基高温合金零件的工程应用。
航空电磁超材料研究进展及发展建议
摘要：电磁超材料是由亚波长微结构周期排列而成的人工复合材料，对电磁波有很强的传导调控作用或吸收作用，在航空武器装备隐身设计领域被广泛研究。本文首先介绍了电磁超材料的概念，综述了电磁调控型超材料、电磁吸收型超材料、主动可调型超材料和智能超材料的最新研究进展；然后介绍了航空电磁偏折超材料、电磁吸收超材料和频率选择超材料的隐身机理及应用研究现状，分析认为隐身机理丰富和可设计性强是电磁超材料有别于传统吸波材料的主要优势。从拓展吸波频谱、增强吸波性能、吸波智能可调三方面对电磁超材料提出发展建议，包括吸波频谱进一步向红外、激光、紫外波段拓展，宽频吸波性能进一步提升，吸波频带智能可调。
树脂基复合材料在民用航空发动机中的应用与关键技术研究进展
摘要：纤维增强树脂基复合材料对于改善航空发动机推重比、燃油经济性及节能环保具有重要意义。本文介绍了树脂基复合材料在民用航空发动机上的应用情况，总结了航空发动机复合材料风扇机匣和风扇叶片面临的挑战与关键技术问题，包括复杂曲面预制体设计技术、复合材料异形结构高精度制备技术、复合材料结构多尺度建模与精细化仿真以及复合材料机匣的包容性设计准则等。结合目前研究热点展望了可应用于航空发动机复合材料结构研制的新思路和新技术。
航空装备激光增材制造技术发展及路线图
摘要：激光增材制造支持结构设计创新、快速研制和验证，是当前航空装备领域最具代表性的增材制造方法，其中激光选区熔化主要应用于复杂精密功能结构的精确近净成形制造，激光直接沉积主要用于大尺寸复杂承载结构的制造。为支撑航空领域增材制造技术发展的战略布局，本文对激光增材制造现状和发展趋势进行梳理，指出增材制造发展重点必然会转向产品的冶金质量、力学性能及其稳定性控制方面，增材制造设备的在线监测、参数自整定控制等智能化功能的研究开发正成为设备的研发热点，基于损伤失效分析、寿命预测研究的增材制件力学行为研究以及基于元件、特征结构的性能考核验证技术，开始引起工程应用部门的关注。在对技术发展趋势分析的基础上，提出2035 年航空领域激光增材制造技术发展目标和相应的政策和环境支撑、保障需求，并给出2035年技术发展路线图建议。
飞行器陶瓷基复合材料轻量化结构设计研究进展
摘要：高马赫数飞行带来的极端服役环境对新一代高速飞行器的材料、结构设计提出了更加严苛的要求，本文从“选、用、评”三方面对陶瓷基复合材料在飞行器结构设计中的应用进行综述，进而提出未来发展方向，为飞行器陶瓷基复合材料结构设计提供参考。全面综述了陶瓷基复合材料在不同应用场景下的选取准则及相应制备方法，系统介绍了陶瓷基复合材料在飞行器结构中的典型应用，分析了近服役工况下材料的评价准则及地面实验方法。为满足未来飞行器需求，提出需要结合计算机辅助优化技术和创新制备方法，提高陶瓷基复合材料的耐温和抗疲劳性能；发展高可靠、长寿命的连接技术和一体成型设计方案，充分发挥材料优势；开发多物理场耦合作用下的原位表征技术，以获得陶瓷基复合材料在实际使用中的性能演化行为，为飞行器轻量化结构设计提供可靠依据。
航天运载器大型金属构件激光定向能量沉积研究及应用进展
摘要：激光定向能量沉积（LDED）增材制造技术由于成形效率高、材料送进方式灵活、成形自由度高等特点，非常契合当前及未来航天装备结构大型化、整体化、轻量化、高精度发展趋势，并已在运载火箭、载人飞船、火箭发动机等领域实现牵引性应用。本文首先总结了当前铝合金及其复合材料、钛合金及其复合材料、镍基高温合金及其复合材料三类航天装备结构主体材料的LDED研究现状，在此基础上，梳理出了LDED工艺的发展方向及研究进展。此后，重点介绍了航天装备主承力结构、异质合金一体化结构、集成流道整体化结构三类典型结构LDED制造难点、研制及应用进展。最后，对LDED增材制造技术材料、工艺及装备等的发展方向进行了展望。
空间辐射屏蔽材料研究进展
摘要：银河宇宙射线、太阳宇宙射线、辐射带等辐射环境会对元器件、航天员等产生各种空间辐射效应，威胁航天器的正常工作以及航天员的生命健康。材料屏蔽是目前最有效的辐射防护措施之一，对保障航天任务的顺利进行有着重要的作用。本文针对元器件、航天员以及飞行器平台防护3 类典型对象，梳理不同场景下空间辐射屏蔽材料研究进展，并对金属复合材料、聚合物材料等空间辐射屏蔽材料的发展方向进行探讨。
激光选区熔化技术在航空航天领域的发展现状及典型应用
摘要：增材制造技术（AM）是一种基于离散-堆积原理，以计算机模型数据来加工组件的新型制造技术。激光选区熔化（SLM）作为增材制造领域的一项重要技术，以其一体化制造特点和在复杂结构零部件制造领域的显著优势，成为航空航天制造领域的重点发展技术和前沿方向。本文综述了SLM技术的材料体系和应用领域，主要对SLM技术的最新工艺研究和航空航天领域的典型应用进行细致分析。重点阐述SLM铁基合金、镍基合金、钛合金和铝合金等材料体系的研究进展及成果。SLM技术在各领域广泛应用的同时，也存在成形材料内部缺陷多、高性能材料的裂纹及变形、标准体系的欠缺和粉末材料兼容性低等诸多问题和不足之处，使其发展受到一定制约，需要在这些方面做更深入的工作。
