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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

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粉末冶金工业 2024年第4期 170-178页

作者：荣婷徐迪邵建波栗钰鑫上海飞机制造有限公司

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... 详细信息

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。

关键词：激光增材制造钛合金粉末民用航空适航符合性应用进展

激光清洗工艺对航空铝合金组织及疲劳性能的影响研究

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中国激光 2024年第16期51卷 90-99页

作者：程程余玮琛丁瑶邱太文富双超唐云洋中国商飞上海飞机制造有限公司航空制造技术研究所上海201324 中国商飞上海飞机制造有限公司计量测试中心上海201324

采用脉冲激光器,开展了航空铝合金表面漆层去除试验,通过外观检查、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、原位温度检测、力学性能检测和高周疲劳试验,研究了激光清洗工艺对航空铝合金组织、力学及疲劳性能的影响规律。结果表明:当激光功率... 详细信息

采用脉冲激光器,开展了航空铝合金表面漆层去除试验,通过外观检查、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、原位温度检测、力学性能检测和高周疲劳试验,研究了激光清洗工艺对航空铝合金组织、力学及疲劳性能的影响规律。结果表明:当激光功率和脉冲频率分别为80 W和100 kHz时,可去除铝合金表面环氧底漆涂层,但试样表面仍有漆层残余。当激光功率和脉冲频率分别达到500 W和500 kHz时,表面温度最高不超过115℃,未观察到明显的热影响区,材料表面10μm深度范围内的组织出现部分烧蚀和熔化现象。激光清洗后,材料的硬度增加,并且随着激光功率、频率、能量密度的增加,硬度增幅逐渐减小。拉伸性能结果显示,激光清洗后的试样抗拉强度、屈服强度和延伸率较空白试样均略微下降。高周疲劳试验结果表明,与空白试样相比,激光清洗后的带漆试样的疲劳性能下降11.76%,这主要是激光清洗造成了表面粗糙度增加。经阳极氧化和喷漆处理后,激光清洗去漆不会进一步增加阳极氧化造成的疲劳损伤。

关键词：激光技术激光清洗航空铝合金热影响区力学性能疲劳性能

基于低温微量润滑技术对7050铝合金加工质量的研究

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工具技术 2024年第2期58卷 46-49页

作者：贾雪冰袁益楚申博宇黄信达张烘州上海飞机制造有限公司

针对传统切削加工过程中大量使用切削液极易对环境和人体造成伤害等弊端,基于绿色环保理念,采用低温微量润滑技术,根据铣台阶、铣槽、制孔等典型加工特征,进行试验件的表面质量粗糙度检测与金相分析,研究7050铝合金在低温冷却条件下不... 详细信息

针对传统切削加工过程中大量使用切削液极易对环境和人体造成伤害等弊端,基于绿色环保理念,采用低温微量润滑技术,根据铣台阶、铣槽、制孔等典型加工特征,进行试验件的表面质量粗糙度检测与金相分析,研究7050铝合金在低温冷却条件下不同工艺参数对其加工质量的影响。结果表明:在-10℃以下的温度范围内,获得的盲孔表面粗糙度较好;在-60℃~0℃低温微量润滑加工条件下不会对7050铝合金材料的切削加工表面产生过热或过冷影响;在相同低温温度下,内冷孔刀具加工的表面质量较优。

关键词：低温微量润滑表面质量

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单向带复合材料ADU制孔刀具设计及验证

工具技术 2024年第3期58卷 120-123页

作者：谢昌嵩陆泰屹贾雪冰陈珉烨张烘州王贤锋上海飞机制造有限公司

针对复合材料叠层ADU钻孔刀具开发测试周期长、样刀试制成本高以及制孔易损伤等问题,利用数控加工设备和ADU工具以相同的加工参数测试不同刃型的直柄硬质合金刀具,比较刃型结构对复合材料制孔质量的影响,确定最优结构后定制螺纹柄刀具开... 详细信息

针对复合材料叠层ADU钻孔刀具开发测试周期长、样刀试制成本高以及制孔易损伤等问题,利用数控加工设备和ADU工具以相同的加工参数测试不同刃型的直柄硬质合金刀具,比较刃型结构对复合材料制孔质量的影响,确定最优结构后定制螺纹柄刀具开展ADU制孔验证,寻求一种便捷快速、成本较低的刀具开发路径,解决复合材料ADU制孔损伤问题,为复合材料叠层ADU钻孔刀具的选型测试提供参考,提高刀具开发效率,降低生产研发成本。

关键词：复合材料钻孔 ADU 制孔质量

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异种材料不锈钢和铝合金焊接技术研究及应用

热加工工艺 2024年第15期53卷 27-30,34页

作者：杨林杰邹建军祁小娟张婷郭家宁刘馨马洪涛黄志民袁溟上海飞机制造有限公司上海200436

应急放试验工装采用异种材料304不锈钢和6061铝合金焊接而成。在采用熔钎焊工艺焊接时,由于这两种材料的化学成分不同以及熔点的差异,在焊缝中形成多种Fe-Al脆性金属间化合物以及共晶体混合组织,导致出现严重的裂纹和气孔缺陷。本文进行... 详细信息

应急放试验工装采用异种材料304不锈钢和6061铝合金焊接而成。在采用熔钎焊工艺焊接时,由于这两种材料的化学成分不同以及熔点的差异,在焊缝中形成多种Fe-Al脆性金属间化合物以及共晶体混合组织,导致出现严重的裂纹和气孔缺陷。本文进行了304不锈钢/6061铝合金对接和T形结构的焊接工艺研究。首先在304不锈钢侧采用铝铁青铜材料焊接制作中间过渡层,然后采用ER5356焊丝对6061铝合金和过渡层进行焊接,从而使钢和铝之间相互熔合。采用交流方波TIG焊和合适的焊接参数,控制钢和铝异种材料焊接过程中脆性金属间化合物及共晶体混合组织的形成,解决了不锈钢和铝合金异种材料无法熔融焊接的问题。所得到的焊缝力学性能优良,该工艺已成功用于应急放试验工装的焊接加工制造中。

关键词： 304不锈钢 6061铝合金铝铁青铜脆性金属间化合物

锪窝圆角半径对CFRP/Al机械连接结构力学性能影响

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上海交通大学学报 2024年第3期58卷 342-351页

作者：王贤锋邹凡刘畅安庆龙陈明上海飞机制造有限公司上海201324 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金(Al)因其优异的机械/物理性能,广泛应用于新一代商用飞机.CFRP/Al沉头螺栓连接结构是重要的连接形式,其中锪窝圆角半径影响了机械连接性能.研究中设计制造不同锪窝圆角的钻锪一体刀具对锪窝圆角尺寸进... 详细信息

碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金(Al)因其优异的机械/物理性能,广泛应用于新一代商用飞机.CFRP/Al沉头螺栓连接结构是重要的连接形式,其中锪窝圆角半径影响了机械连接性能.研究中设计制造不同锪窝圆角的钻锪一体刀具对锪窝圆角尺寸进行控制,并采用基于复合材料渐进损伤模型的有限元仿真方法对不同锪窝圆角半径连接结构力学性能进行仿真和试验研究,分析了CFRP/Al叠层机械连接失效机理.结果表明,利用钻锪一体锪窝钻头可以有效控制锪窝圆角;锪窝位于CFRP层相比于位于铝合金层有着更大的极限强度;CFRP和铝合金材料均在锪窝圆角半径为1.0 mm时具有最大的极限载荷,即锪窝圆角略大于螺栓圆角有利于获得更好的机械连接性能.

关键词：碳纤维增强复合材料锪窝圆角半径机械连接有限元仿真

民用飞机复合材料零组件损伤失效分析过程和方法的探究

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复合材料科学与工程 2024年第10期 97-102+119页

作者：张桂书沈冰峰唐云洋岳海燕钟黎中国商飞上海飞机制造有限公司

随着复合材料零组件在民机批产和服役阶段的大量应用，复合材料损伤失效问题逐渐突显，为规范复合材料零组件损伤失效分析的工作，在复合材料零组件损伤失效分析经验的基础之上，建立了民用飞机复合材料零组件损伤失效分析的过程和方法... 详细信息

随着复合材料零组件在民机批产和服役阶段的大量应用，复合材料损伤失效问题逐渐突显，为规范复合材料零组件损伤失效分析的工作，在复合材料零组件损伤失效分析经验的基础之上，建立了民用飞机复合材料零组件损伤失效分析的过程和方法，结合航线起落架外舱门损伤失效案例，对舱门损伤失效过程进行逆向反推，查找损伤失效原因，为复合材料零组件设计、制造、维护提供问题解决或优化的方案，并提供了一个易于指导和实施的分析程序和方法。

关键词：复合材料航线损伤失效过程和方法

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民机中央翼桁架肋结构布置优化设计

复合材料科学与工程 2024年第8期 75-83页

作者：李明樊维超孙乾杨东锦居相文方亚宁吴举上海飞机制造有限公司复合材料中心上海201324

在民用飞机中央翼的轻量化设计过程中,可以采用桁架肋代替传统的腹板肋,但目前中央翼桁架肋结构的研究缺乏定量分析,如何合理地布置桁架肋内部的连杆结构已经成为重要的工程问题。为获得最优结构效率的桁架肋构型,本文提出了十种相同直... 详细信息

在民用飞机中央翼的轻量化设计过程中,可以采用桁架肋代替传统的腹板肋,但目前中央翼桁架肋结构的研究缺乏定量分析,如何合理地布置桁架肋内部的连杆结构已经成为重要的工程问题。为获得最优结构效率的桁架肋构型,本文提出了十种相同直径的桁架肋连杆结构布置构型,运用HyperSizer建立优化模型,以结构质量最小为优化目标,以桁架肋连杆数量与连杆连接方式为设计变量,通过不同构型方案的内力分布和结构效率对比研究获得桁架肋的影响规律。结果表明:当桁架肋连杆数量低于九根时,桁架肋重量与壁板重量趋近于收敛,减重可达16.1%;当桁架肋与前梁腹板采用连接方案时,桁架肋可分担前梁腹板所承受的载荷,降低了前梁重量,并提高了中央翼的整体结构效率。

关键词：中央翼桁架肋结构连杆结构结构布置优化设计复合材料

热固性碳纤维预浸料单/双隔膜预成型对比及数值模拟

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复合材料科学与工程 2024年第2期 109-118页

作者：赵月青林德志陈萍汤家力上海飞机制造有限公司复合材料中心上海201324

热隔膜成型工艺是一种快速成型预成型体的方法。为了对比单/双隔膜预成型工艺预成型体质量的差异,利用热隔膜成型装置成型具有双曲特征的C形预成型体,通过观察试验件褶皱产生的大小和位置评估成型温度、铺层顺序、铺层数、预成型体尺寸... 详细信息

热隔膜成型工艺是一种快速成型预成型体的方法。为了对比单/双隔膜预成型工艺预成型体质量的差异,利用热隔膜成型装置成型具有双曲特征的C形预成型体,通过观察试验件褶皱产生的大小和位置评估成型温度、铺层顺序、铺层数、预成型体尺寸和成型工艺对预浸料成型质量的影响,同时建立了热隔膜成型仿真模型,并对仿真结果与试验结果进行对比。研究表明:铺层顺序对褶皱的产生有很大的影响,减少[45°/0°]铺层组合可以有效地减少褶皱产生,0°铺层在受压时容易诱导褶皱产生;预成型体越厚越容易产生成型缺陷;对于C形预成型体,采用双隔膜成型比单隔膜成型具有更好的成型质量,尤其对缘条位置褶皱的产生具有显著的抑制作用;基于ABAQUS建立的热隔膜成型仿真模型能较为准确地预测褶皱。

关键词：热隔膜成型预浸料数值模拟褶皱预成型复合材料