航天先进轻合金材料及成形技术研究综述

轻合金是现代航天装备轻量化首选材料,高性能轻合金构件制造能力决定了我国航天装备的功能水平与竞争力。为推动先进轻合金材料及成形技术在航天领域的应用,对高性能轻合金材料、铸造、钣金成形、增材制造等技术领域在基础理论、工艺开发、装备研制、工程应用等方面的发展现状进行了梳理,提出了高强耐热铸造镁合金材料、高性能钛铝合金材料、高性能镁合金熔模精密铸造、数字化铸造、旋压成形、超塑成形、钛/铝合金电弧熔丝增材制造等相关技术的后续发展方向。     

高强铝合金薄壁高筋大型壁板精确成形制造技术研究

针对现有铝合金薄板加筋条铆接或轧制厚板铣削的制造方式已经难以满足新型运载火箭舱段壁板在轻量化、高性能和低成本快速制造等方面的发展需求,从挤压成形所具有的高效率、高成形精度和良好的稳定性等特点出发,围绕高强韧高成形性可焊铝合金设计、高纯均质熔铸工艺、挤压流变整体成形以及复杂断面构件热处理调控的研究,提出采用带筋筒形件挤压开坯、精近成形后剖展的方法,制造宽幅薄壁高筋壁板,在降低宽幅薄壁高筋壁板对工装高要求的同时提高成形稳定性,并兼具高效、低成本、高性能等特点,能够支撑轻质高强薄壁大型舱段的高性能、低成本、高效制造。     

薄壁圆筒加轴向压力液压成形变形力的工程计算法

薄壁圆筒加对轴向压力液压成形是一种新型成形工艺.然而,目前对变形力的确定几乎都采用自己一套适用性很狭的经验公式,.或采用大吨位的压力机盲目试探,而无一种预先确定变形力的工程计算公式.该文依据塑性变形的从本方程式和塑性力学理论,用应力分析法对加轴向力液压成形变形力进行了理论解析,且根据工件几何尺寸,作为液压成形的理论依据.     

7475合金复杂薄壁件的超塑成形技术

以椭球形零件为例，介绍了7475合金复杂薄壁件的超塑成形技术。采用有限元分析技术，对成形过程实施仿真，从而突破了零件壁厚均匀化、模具的设计、超塑成形工艺参数的优化等技术关键，采用CAD/CAM技术进行模具CAD/CAM设计和制造，实现(产品、工装)设计、工艺、制造三结合，所制造的某型号复杂薄壁件在形状尺寸精度、壁厚机械性能要求等方面均符合技术指标要求。     

航天科技创新与3DITEP技术（下）

三、创新技术产品应用 航天科技需要创新,需要3D打印技术的助推。航天器上使用的高性能金属构件激光成形技术是以合金粉末为原料,通过激光熔化逐层沉淀,从零件数模一步直接制造出“近终形”高性能大型构件的技术。这一技术由美国于1992年首先提出并迅速发展。由于高性能金属构件激光成形技术对大型钛合金高性能结构件的短周期、     

红外热像仪防辐射罩冷挤压成形技术研究

星载红外热像仪防辐射罩为多台阶锥筒形薄壁零件,材料为较软的铅质材料,加工难度较大。为了解决加工成形的难题,对各种加工方法(切削、拉伸、旋压、冷挤压)进行了分析、对比和试验验证,最终采用冷挤压技术解决了防辐射罩加工成形的难题,而且加工成形的防辐射罩满足各项技术要求,加工成品率很高,材料消耗小,成本低,效果良好。     

激光增材制造技术在航天构件整体化轻量化制造中的应用现状与展望

激光增材制造技术具有制造精度高、表面质量好以及能够实现悬空、复杂内腔和型面等复杂构件的整体制造等特点,是满足航天领域中复杂薄壁精密构件高精度、高性能制造的理想制造方法。并且,激光增材制造技术对于结构设计的约束较小,可以实现质量分配更为合理的结构设计。同时,激光增材制造技术可以将多个部件焊接/铆接组成零件进行整体制造,大幅减少零件中部件数量。采用激光增材制造工艺可以有效地实现航天构件的整体化、轻量化制造。本文针对国外激光增材制造技术在航天领域中整体化、轻量化制造的应用现状和技术发展的现状进行了分析与展望。     

薄壁Y型三通管内高压成形及补料比的影响

面向航空航天轻量化制造对超薄三通管的需求,开展了不锈钢和铝合金薄壁三通管内高压成形研究。通过内高压成形实验研究,给出Y型不锈钢三通和铝合金三通内高压成形典型缺陷,采用合理的加载路径和预成形工序,实现了径厚比(原始管材直径和壁厚的比值)为183的超薄不锈钢Y型三通管和径厚比为40的铝合金薄壁三通管内高压成形。通过不同补料比Y型三通管内高压成形实验研究,分析了补料比对Y型三通管壁厚和形状的影响,指出因Y型三通管两端非对称,补料比是Y型三通管内高压成形的关键工艺参数。     

激光快速成形技术在液体动力领域的应用前景

随着液体火箭发动机性能的不断提高,发动机核心构件呈现复杂、薄壁、多功能、整体化和轻质化等新特征,为发动机的研制与生产带来挑战,急需开展新工艺、新技术的研究来满足发动机的制造需求。激光快速成形技术是近年来迅速发展起来的一种新工艺,该技术使用激光作为热源,将金属粉逐层熔化,可直接制备出形状复杂、尺寸精度高、组织结构致密、性能稳定的金属构件,在液体动力产品制造上具有独特应用优势。介绍了激光快速成形技术的原理及分类,综述了其国内外研究现状及发展趋势,分析了该技术在液体火箭发动机上的应用优势,并阐述了其在液体火箭发动机上的应用前景。     

轻质高性能镁合金开发及其在航天航空领域的应用

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料,在航天航空、轨道交通、汽车、3C(computer,communication,consumer electronics)产品等领域具有广阔的应用前景。但镁合金材料强度偏低,尤其是高温强度,其抗蠕变性较差；镁合金铸件容易形成缩松和热裂纹,成品率低,镁合金变形件塑性加工条件控制困难,导致组织与力学性能不稳定。介绍了高性能镁合金材料(非稀土镁合金、含稀土镁合金、镁锂合金)及其成形技术(重力铸造、低压铸造、压铸、挤压铸造、半固态成形、塑性成形)的开发现状,综述了其在航天航空领域的应用状况,并展望了今后的发展趋势。     

基于磁脉冲技术的铝合金板材圆孔翻边工艺研究

研究了5A06铝合金磁脉冲成形圆孔翻边工艺,分析了影响材料成形性能的各种因素,测量了磁脉冲成形圆孔翻边的壁厚变化并与常规方法进行了对比。结果表明:磁脉冲成形可以提高材料的塑性;与常规方法相比,磁脉冲成形方法可以显著地提高铝合金的圆孔翻边性能,材料内部组织没有发生明显变化。     

航天器热控分系统对材料的需求分析

航天器热控分系统所使用的材料对于完成其任务具有重要的作用。文章介绍了航天器热控分系统对材料的要求以及应用情况,重点讨论了空间环境对热控材料的各种影响,并根据航天器总体和热控技术的发展需求,指出未来热控材料应重点发展高性能的导热和隔热材料、智能型热控涂层和新型功能型热控材料。     

薄壁不锈钢管数控绕弯成形数值仿真及工艺研究

针对航天某型号薄壁弯管成形难度大、尺寸精度低等问题,提出了数控绕弯成形替代拼焊成形,分析数控绕弯工艺特点及参数确定方法。建立模型对成形工艺参数进行有限元仿真,分析弯曲速度及芯头直径缩减量对不锈钢管成形影响,并通过试验得到优化的工艺参数。结果表明弯曲速度为8mm/s、减小芯头缩减量为0.6mm时,成形零件截面畸变不超过4%,最小壁厚0.65mm,弯曲后管材产生形变强化效果,组织更为细密,成行排列的方向性更明显,提高了零件强度。     

喷射成形超高强铝合金“T”型接头成形工艺研究

采用喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金制造了T型接头锻件,利用Deform软件对成形过程中的温度场及材料的流动状态进行分析,并进行了试验验证,获得了合理的锻造工艺与最佳的热处理工艺,分析了成形后零件的力学性能。     

超宽带相控阵天线的发展现状及星载应用展望

面向卫星载荷小型化、集成化和多功能一体化的发展趋势，具有超宽带、高增益和波束灵活特性的天线是目前星载天线领域的研究热点，其可满足通信、干扰、侦察、探测等多种不同应用场景，具有十分迫切的需求。首先对不同形式的超宽带天线单元进行了归纳梳理，根据天线的机电特性和空间环境适应性情况，给出了星载应用选型建议；其次对不同的超宽带波束形成方式进行了阐述，重点分析了不同波束形成方式的优缺点及其在卫星平台上的适用性；总结了超宽带相控阵天线涉及到的关键技术，对主要的技术途径进行了介绍；最后对超宽带相控阵天线的星载应用技术发展提出了建议，可为我国后续开展星载超宽带相控阵天线的技术研究和工程应用提供参考。     

适用于遥感器遮光罩的复合材料及工艺研究

针对空间遥感器系统的发展演变,分析了遮光罩所用材料体系的变化情况,重点总结了高性能纤维增强树脂基复合材料在空间遥感器遮光罩中的应用情况。从工程化应用水平来看,目前尚处于在替代传统材料满足型号产品需求的较低阶段,本文简要归纳了其中存在的主要问题。针对蜂窝夹层结构、光阑结构、薄壁壳体结构等不同类型的空间遥感器遮光罩,本文介绍了其所适用的复合材料及其成型工艺。同时,结合材料选择、设计工艺性、工艺设计等工程化应用中的关键环节,作了尝试性地探讨,并对高性能纤维增强树脂基复合材料的实际应用效果进行了评价。最后,就未来空间遥感器系统的发展对材料工艺的需求作了展望。