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机器学习驱动的航空增材制造技术典型应用与发展趋势

机器学习驱动的航空增材制造技术典型应用与发展趋势

摘要：增材制造技术为航空航天领域复杂金属构件的一体化成形与轻量化设计带来了革命性机遇，该技术极为契合复杂轻量化结构、一体化成形功能部件以及快速迭代研发的迫切需求。以机器学习为代表的数据驱动技术，为解决航空增材制造的质量控制、工艺优化与创新设计难题提供了强大赋能。本研究系统综述了机器学习在激光增材制造过程在线监测与工艺参数优化中的技术路径，深入探讨了机器学习在冶金缺陷预测和力学性能评估方面的前沿研究，阐述了机器学习在多元合金开发与航空领域几何结构优化设计中的突破性应用。
航空 2026年09月04日
航空发动机用锻造TiAl合金的研究进展

航空发动机用锻造TiAl合金的研究进展

摘要：TiAl合金具有低密度、优异的高温力学性能等优点，可替代镍基高温合金应用于航空发动机转子叶片，一方面可以降低叶片质量，另一方面可以减小叶片转动过程中产生的离心力，有助于盘、轴优化设计，实现航空发动机结构减重。至今TiAl 合金的发展已历经三代，第一代TiAl 合金未获得应用，美国研发的第二代TiAl 合金4822、45XD 合金已获得工程应用，采用铸造工艺制备了多种航空发动机低压涡轮叶片，叶片长时使用温度为650 ℃。目前，国内外研发出了多种第三代TiAl 合金，包括TNM、TNB、G8 等，合金在750 ℃ 具有较好的综合力学性能，第三代TiAl 合金在航空发动机领域尚未获得工程应用。本文回顾了航空发动机用TiAl 合金的发展历程，简要总结了锻造TiAl 合金中固溶强化、沉淀强化元素的种类，评述了锻造TiAl 合金组织性能、熔炼工艺、热加工工艺以及应用等方面的研究历程与现状，分析了三相、双相锻造TiAl 合金的特点，阐述了两种第三代锻造TiAl 合金长时高温暴露后组织、性能演变情况，为航空发动机设计人员对第三代锻造TiAl 合金选材提供参考。
航空 2026年09月01日
航空发动机用表面强化技术的发展与建议

航空发动机用表面强化技术的发展与建议

摘要：航空发动机关键零件一旦发生疲劳失效，将危及航空器的飞行安全。疲劳失效主要起源于零件表层与亚表层的冶金、工艺、环境因素形成的缺陷，继而在服役累计损伤下扩展，造成零件突然无宏观塑性变形破坏，因此可能造成严重风险。表面强化利用金属零件表面冷作硬化引入微观变形层，可在不影响金属本体性能的前提下，大幅提高金属构件的疲劳、应力腐蚀开裂抗力等耐久性指标，特别适用于在高性能工况下长寿命服役的航空发动机部件。基于先进发动机的研制需求，本文对比国内外典型表面强化技术的发展现状，提出结构适应性增强、介质优化、智能化、融入强度设计等发展建议，并给出保障表面强化快速发展和有效应用的支撑策略，为新型航空发动机研制和表面强化技术发展提供决策参考和技术支撑。
航空 2026年08月31日
航空结构用新型高性能损伤容限钛合金材料技术研究与发展

航空结构用新型高性能损伤容限钛合金材料技术研究与发展

摘要：航空装备用高性能损伤容限型钛合金的材料技术创新，是支撑我国航空工业实现装备结构设计自主化、关键技术国产化及产业跨越升级的核心战略支撑。本文系统综述了国内外航空结构用损伤容限型钛合金的研究现状与技术进展，重点阐述了北京航空材料研究院在我国飞机结构用新型高性能损伤容限型钛合金的研制突破与工程化应用成果。研究提出，以“需求牵引、体系化发展、跨代研制”为核心原则，是推动我国新一代航空高性能钛合金材料技术迭代的根本路径。为此，通过突破合金成分精准设计、高纯洁净熔炼、大规格棒材均匀化成形、整体化锻件一体化加工及多尺度综合强韧化等关键技术，已初步构建具有自主知识产权的中国飞机结构钛合金主干材料体系，涵盖中强高韧、高强高韧及超高强韧三大类损伤容限型钛合金系列。同时，为满足航空装备轻量化与低成本化的双重需求，成功研发出新型中高强韧低成本损伤容限型钛合金材料及应用技术，实现了该材料三种典型显微组织的强韧性协同优化与性能最佳匹配，为航空装备结构轻量化设计与工程化应用提供了新途径。未来研究需进一步深度耦合人工智能辅助材料设计、增材制造等前沿技术，强化基础理论研究与工程化验证力度，为我国高性能损伤容限型钛合金材料的性能进一步提升与工程化广泛应用奠定坚实的理论根基与技术支撑。
航空 2026年08月21日
先进航空透明材料与透明件技术进展

先进航空透明材料与透明件技术进展

摘要：航空座舱透明件是飞机上的关键结构功能件，其制造技术是一项多学科交叉的前沿技术。针对该领域的研究现状，本文系统梳理了先进航空透明材料与透明件技术的发展历程和目前的技术状态，详细总结了航空透明材料、单层及复合结构透明件成型技术、透明件功能膜系及电致变色技术等研究成果，最后，对先进航空透明材料与透明件领域发展趋势进行了展望。
航空 2026年08月20日
航空发动机用Ti2AlNb合金的发展现状及应用进展

航空发动机用Ti2AlNb合金的发展现状及应用进展

摘要：Ti2AlNb合金作为一种新型高温轻质结构材料，被视为替代镍基高温合金、实现航空发动机关键高温部件显著减重最具潜力的候选材料之一。目前，Ti2AlNb 合金的研制已步入成熟阶段，其在航空发动机领域的应用正加速推进，从实验室材料性能向实际结构服役性能转化的需求日益迫切。本文围绕Ti2AlNb 合金在航空发动机中的应用性能研究现状与发展进行系统综述，在总结该合金的研制进展及其在发动机中的选材分析与应用现状的基础上，归纳出先静子后转子的应用路径及其典型潜在应用对象。进一步从发动机结构完整性要求、强度寿命分析方法工具需求及材料应用综合评价体系构建等方面，系统梳理面向结构应用的Ti2AlNb合金性能评价需求与重点研究内容。随后，以燃烧室机匣为例，重点阐述Ti2AlNb合金在典型航空发动机结构件中的应用性能评价研究现状。最后，结合当前研究进展，提出推动Ti2AlNb合金选材与结构应用性能评价领域未来发展的建议方向：未来应聚焦发动机真实服役工况，系统开展多因素耦合环境下的性能评价，构建组织-性能定量关联模型，发展材料-结构-性能一体化设计方法，为Ti2AlNb合金在燃烧室机匣等关键构件上的工程化应用提供坚实支撑。
航空 2026年08月17日
数字技术在粉末高温合金中的应用与展望

数字技术在粉末高温合金中的应用与展望

摘要：粉末高温合金因无偏析、组织均匀、性能优异等特点，成为先进航空发动机涡轮盘的首选材料。但是，其高合金化成分和复杂工艺使传统“试错法”研发模式面临周期长、成本高、方向不明确等挑战，数字技术已成为解决上述瓶颈的关键路径。本文概述“电子-原子-介观-宏观”全尺度数字技术体系在粉末高温合金研究领域的应用，并展望其未来发展方向。电子尺度的第一性原理等方法主要用于筛选合金元素、解释相稳定性机制、计算γ/γ′两相界面能等。原子尺度的分子动力学等方法主要用于揭示夹杂物对裂纹的影响、变形过程中位错、孪晶、晶界等的相互作用机理。介观尺度的晶体塑性、相场、元胞自动机等方法模拟颗粒烧结、两相组织、晶粒等演变过程及其对力学性能的影响。宏观尺度方法侧重制粉、热等静压、热处理等工艺过程宏观应力场、温度场、平均介观组织场（如平均晶粒尺寸）等的演变过程模拟。人工智能与数字孪生正变革粉末高温合金研发：人工智能基于大量实验数据，通过机器学习等不同算法提供成分与工艺优化的明确方向和方案；数字孪生构建虚拟映射，力图实现从制造到服役的全流程精准仿真、实时诊断与寿命预测。最后，指出未来数字技术需向跨尺度跨工序制备——服役一体化预测与优化方向发展，支撑航空发动机涡轮盘的短周期、低成本、高可靠和长寿命升级与创新。
航空 2026年08月14日
变形高温合金及其制备工艺研究进展

变形高温合金及其制备工艺研究进展

摘要：本文综述了近十余年本课题组在变形高温合金及其制备工艺方面开展的研究工作。一方面为航空航天用变形高温合金，包括用于750 ℃ 以上的高强度难变形高温合金、兼具结构与功能特性的新一代低膨胀高温合金、高温高强紧固件用变形高温合金等，阐述这些新材料的组织特征与典型性能；另一方面为核反应堆用变形高温合金，介绍耐腐蚀抗辐照的高温核结构材料的研制进展与组织性能特点。同时，介绍变形高温合金细晶均质棒材热挤压开坯工艺、空心薄壁长轴类锻件热挤压成形工艺等先进技术的研究进展。最后，对我国变形高温合金材料研发、工艺技术发展及产业前景进行展望：（1）构建自主正向研发体系；（2）突破全流程稳定化制备技术；（3）拓展跨领域应用；（4）深化返回料规模化再生利用。
航空 2026年08月12日
重型燃气轮机涡轮叶片用定向柱晶/单晶高温合金应用现状

重型燃气轮机涡轮叶片用定向柱晶/单晶高温合金应用现状

摘要：重型燃气轮机（HDGT）高温涡轮叶片的设计寿命通常达到数万小时，其服役环境呈现高应力、长时热暴露及高盐/高硫等复杂介质诱发的热腐蚀耦合特征。本文系统综述了HDGT 用定向柱晶（DS）与单晶（SC）镍基高温合金的研究现状与发展趋势。首先，明确了工业燃机“高温前级高性能化、低温后级经济化”的分级用材策略，指出其核心设计逻辑已由追求瞬时极限强度转向保障长期组织稳定性。其次，重点探讨了合金成分设计的演变，分析了以降低Re 含量、优化W/Mo 配比及提高Cr 含量为特征的“低Re 设计哲学”，旨在抑制长期服役中拓扑密排（TCP）相的析出并提升环境适应性。随后，针对HDGT 叶片尺寸巨大的特点，梳理了大尺寸叶片制备中由尺度效应引发的热-溶质-应力多场协同失稳问题，以及枝晶偏析对服役性能的“组织继承效应”。最后，阐述了长寿命服役下蠕变、疲劳与环境损伤的多机制耦合演化规律，并重点展望了修复延寿技术在全寿命管理中的工程应用，指出其未来发展的核心：在不破坏原有单晶或定向晶体结构完整性的前提下，实现大尺寸叶片表层防护体系的重建与内部退化组织的高效恢复。突破大尺寸复杂结构叶片的铸造良率瓶颈、提升极端工况下的抗热腐蚀能力是当前面临的核心挑战。未来研究应聚焦于力学-环境性能的协同优化及基于物理机理的寿命预测模型，以支撑下一代高参数燃机的研制。
航空 2026年08月11日
单晶高温合金研究进展

单晶高温合金研究进展

摘要：单晶高温合金具有优异的综合性能，在先进航空发动机上获得广泛应用。本文综述了单晶高温合金强化机制与成分设计、定向凝固与晶体生长、固态相变与热处理以及力学行为方面的发展，重点介绍了北京航空材料研究院具有我国自主知识产权的高性能、低成本单晶高温合金的发展，探讨了单晶高温合金的发展方向。
航空 2026年08月04日