航空制造先进技术论文(顶刊长篇综述：5万字51张图航空发动机关键材料激光增材制造)

航空航天是增材制造(AM)发展的关键市场驱动力，因为其高价值的零件往往需要多品种小批量生产、高度集成的复杂结构和快速高效的制造流程。激光增材制造(LAM)航空发动机材料近年来取得了快速而显著的进展，包括先进的高强度钢、镍基高温合金和钛基合金等。尽管新兴材料(如高/中熵合金和异质结构材料)具有良好的机械性能，但在实际应用于发动机零件之前，仍然需要严格的表征、测试、鉴定和认证。因此，深入了解这些广泛使用的航空发动机材料的工艺参数-微观结构-机械性能之间的关系，对于推动优质高性能合金的发展仍然十分重要。

新加坡制造技术研究院的研究人员对激光粉末床熔融(LPBF)和激光定向能量沉积(LDED)制备的关键航空发动机材料进行了综述，总结了这些航空发动机材料的材料特性和性能范围，并概述了当前的研究空白区。此外，对LAM面向航空发动机材料的研究机遇、新材料开发、新兴技术和新型数字化研发方法进行了展望。近期，该综述以“Progressandperspectivesinlaseradditivemanufacturingofkeyaeroenginematerials”为题发表在机械与制造领域顶刊InternationalJournalofMachineToolsandManufacture上。全文约5万字，并且包含51个图和19个表格。

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https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2021.103804

作为高价值产品行业，航空航天行业一直是先进制造技术发展和应用的强大推动力。随着航空工业对节能减排、轻量化、可靠性和舒适性要求的不断提高，传统的制造工艺已经越来越难以满足需求。增材制造(AM)独特的逐层沉积方式，为制造几何形状、材料、性能和功能较为复杂的零部件提供了无限可能。因此AM的快速发展为满足这些行业需求提供了可能性。

AM已在航空航天、汽车、电子、医疗、军事、建筑等行业得到了广泛应用。全球AM市场规模从2013年的约30亿美元迅速增长到2019年的118.67亿美元。如图1所示，近年来年增长率均超过20%。随着AM行业市场规模的扩大，航空航天行业在2019年将迅速接近20亿美元。AM在航空航天行业的应用占据了整个AM市场的很大一部分，这是因为AM应用于航空航天领域有诸多显著优势，包括:(1)几何设计和优化的自由度高;(2)功能组合和零件整体化，减少装配，提高性能和可靠性;(3)提高材料利用率和能源效率;(4)定制和小批量生产优势;(5)大大缩短产品的生产和交付周期。

LAM克服了传统制造方法的缺点，在航空发动机领域具有广阔的应用前景。本文综述了航空发动机中广泛使用的先进高强度钢、镍基高温合金、钛合金和钛铝合金材料的研究现状和发展趋势，重点分析了LAM加工工艺、微观组织(如形态/织构、析出相、相组成/相变)和力学性能(静态和动态)之间的关系；分析了LAM技术未来的发展趋势，提出了基于LAM过程中独特的热输入研发专用新材料的方法和思路，设计了航空发动机零部件数字化研发制备路线。

为了确保飞行安全、经济和环境效益，先进航空工业对航空航天部件提出了严格的要求(如轻量化、高强度、高韧性等)。当最终目标涉及同时优化多种材料性能(例如，高强度、隔热耐火材料和耐腐蚀性)时，传统的材料设计和开发中采用试错法效率极低。因此，面向高质量航空发动机部件的新型研发方式，有助于处理这一复杂的多目标优化过程。数字化技术的进步，如人工智能(AI)和机器学习(ML)，开启了航空发动机部件数据驱动材料开发的新时代。

*感谢论文作者团队对本文的大力支持。

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