电弧定向能量沉积技术以高沉积效率、高材料利用率等优势，成为大型铝合金构件近净成形的重要技术方向。然而，2319铝合金在沉积过程中存在气孔残留、层状组织非均匀和力学性能各向异性等问题，制约了其工程应用。本文提出了锤锻辅助电弧定向能量沉积方法，系统研究了层间锤锻与同步锤锻对2319铝合金成形质量、微观组织、气孔缺陷及力学性能的影响规律。研究结果表明，同步锤锻在高温沉积区引入32.91%塑性变形，样件孔隙率降低77.48%，平均晶粒尺寸细化达48.81%，析出相由粗大网状转变为弥散颗粒状，晶体织构显著弱化，实现组织细化与致密化协同提升。

随着现代雷达探测系统向多频段、超宽带及多基站协同探测模式的演进，传统依赖表面涂覆的单一隐身技术已难以满足未来飞行器对宽频、轻量化及多功能集成的严苛要求。增材制造技术凭借其极高的几何设计自由度和多材料成形能力，为突破传统吸波结构的物理极限提供了革命性的解决方案，推动隐身技术向“结构–功能一体化”范式转变。本文系统综述了增材制造技术在飞行器宽频吸波领域的最新研究进展，深入评述了适用于增材制造的吸波材料体系，以及主流增材制造工艺的原理与特性，并进一步论述了通过宏微观跨尺度设计实现“承载–隐身–防热”多功能协同的工程应用实例，最后总结了当前面临的挑战，以及未来宽频吸波领域发展的核心方向。

超顺排碳纳米管薄膜堆叠体（SACNT–SF）凭借自身纳米级碳管直径、高度各向异性的多孔结构、超低密度以及sp²碳的高消光系数和热稳定性，在宽温域内展现出卓越的热绝缘性能。基于前期基础研究，本文系统介绍了SACNT–SF的基本物性及其宽温域绝热机理，并进一步探讨了该材料在工程应用领域的潜力。SACNT–SF具备优异的柔韧性与可成型性，能够通过缠绕成型工艺实现与复杂异形表面的共形包裹。为拓展SACNT–SF的适用环境，本研究采用包覆氧化铝保护层工艺，提升了材料在空气中的工作温度与抗灼烧性能。通过将SACNT–SF作为绝热层集成于微型超高温管式炉，实现了工作温度达3000 ℃时功耗仅110 W。SACNT–SF在极端高温环境下的卓越性能将为航空航天及相关领域下一代热防护材料的研发提供新的解决方案。

采用刷涂—固化—惰性气氛烧结工艺在C_f/SiBCN复合材料表面制备LaSi₂改性ZrC–TiC涂层，研究LaSi₂含量对涂层的烧结组织、物相演变及2500 ℃氧乙炔烧蚀性能的影响。结果表明，LaSi₂可改善粉体分散并促进烧结致密化。当添加量体积分数为20%时，涂层综合性能最佳，其质量烧蚀率和线烧蚀率较未改性样品分别降低约72%和75%，背面温升速率约为3.1 ℃/s。烧蚀后表面形成由ZrO₂、TiO₂、ZrTiO₄、ZrSiO₄、TiSiO₄、SiO₂及La氧化物组成的玻璃—陶瓷复合保护层，是抗烧蚀性能提升的主要原因。本研究首次将LaSi₂引入ZrC–TiC涂层，用于改善超高温烧蚀防护性能；明确揭示LaSi₂通过“分散优化—烧结致密化—复合氧化层构筑”三阶段协同作用机制；同时系统分析了表层SiO₂玻璃相与ZrSiO₄/TiSiO₄晶化骨架对抗冲刷的贡献，为超高温热防护涂层设计提供了新的策略。

高超声速飞行器服役的极端热环境对热防护材料提出了严苛要求，因此，过渡金属二硼化物陶瓷因自身具有优异的高温稳定性而成为关键候选材料。其中，材料在极端环境下的氧化行为演化机制已成为该领域的研究焦点。高熵化设计与稀土元素改性为提升二硼化物抗氧化性能提供了新思路。本研究采用硼/碳热还原法结合放电等离子烧结法制备了含稀土元素的高熵硼化物（Zr_0.2Hf_0.2Nb_0.2Sc_0.2Yb_0.2）B₂，系统研究其在1400~1600 ℃的氧化行为，聚焦稀土元素对氧化产物演变与氧化膜微观结构的调控机制。结果表明，Sc与Yb的引入诱导生成了Sc₂O₃·Yb₂O₃·HfO₂·B₂O₃玻璃相及稀土硼酸盐（（Sc，Yb）BO₃），有效抑制了B₂O₃的挥发。同时，稀土元素与过渡金属的协同作用促进了多稀土共掺杂氧化锆铪固溶体（co-stabilized c-（Zr，Hf）O₂）及萤石相（Zr，Hf，Nb，Sc，Yb）O_2–x氧化物的形成，高温下玻璃相与固相氧化物骨架稳定性优异。本研究为新型高温抗氧化高熵硼化物的成分设计与性能优化提供了理论依据。

氧化镱掺杂锆酸钆（Gd_0.9Yb_0.1）₂Zr₂O₇（GYbZ）具有优异的高温相稳定性和极低的热导率，是1300 ℃以上超高温热障涂层的理想材料。电子束物理气相沉积（EB–PVD）是目前航空发动机涡轮工作叶片热障涂层制备的主流技术。本文研究了靶材蒸发电流、沉积温度和旋转速度对GYbZ涂层表面和截面形貌的影响规律，当靶材蒸发电流降低至0.8 A，GYbZ涂层的柱状晶主干粗大，两侧枝晶细密；随着电流增大至1.2 A，柱状晶尺寸减小，枝晶长度变短。当沉积温度低或者旋转速度小时，柱状晶尺寸细小密集且分布不均，随着沉积温度的升高或者旋转速度的增大，涂层柱状晶尺寸增大，尺寸差异减小。

本文以ZrB₂改性磷酸盐浆料为基体，氧化铝纤维作为增强体，采用预浸料铺层–热压固化–高温处理工艺制备纤维增强焦磷酸锆基复合材料。首先，通过复合材料在高温处理前后的物相表征，分析焦磷酸锆基体的生成机理；其次，通过氧乙炔烧蚀试验和1200 ℃热震测试，研究复合材料在重复受热下的防热性能及其变化规律，并对热震测试后的复合材料弯曲性能进行表征。结果表明，复合材料在经过20次热流密度2.4 MW/m²的氧乙炔烧蚀后，其线烧蚀率和质量烧蚀率平均值分别为0.0009 mm/s和0.0010 g/s。复合材料经过20次1200 ℃热震测试后，厚度变化率为1.7%，质量变化率为3.5%，弯曲强度保留率为82.2%。

针对航空发动机中涡轮转子Ti₂AlNb与42CrMo钢轴熔化焊易开裂的问题，提出添加V中间层至Ti₂AlNb环与钢棒之间，采用两道激光焊接的方式焊接Ti₂AlNb/42CrMo钢异质套接接头。V中间层分别与两侧母材分别形成焊缝，且两道焊缝之间存在未熔化的V母材。采用有限元仿真分析了焊接道次和V中间层厚度对残余应力的影响。优化工艺下两道焊缝各界面结合质量均较好，无明显焊接缺陷。显微组织分析结果表明V中间层有效减少了焊缝区Fe–Ti的大量混溶，抑制了Fe–Ti金属间化合物的生成。在激光焊的高冷速下42CrMo/V焊缝区主要为（Fe，V）固溶体，仅有少量σ–FeV金属间化合物生成。Ti₂AlNb/V焊缝区主要为（β–Ti，V）固溶体。Ti₂AlNb/V/42CrMo套接接头剪切强度达到176 MPa，断裂发生在V/42CrMo熔合线附近和未熔化的V层，断口呈韧性断裂特征。

相较于传统的热固性复合材料，高性能热塑性复合材料具有更优异的抗冲击损伤能力、耐环境及介质、易修复及可回收等特性，且适配高效规模化生产。近年来，在航空制造技术领域的应用优势愈发显著。面对我国航空复合材料技术向着高效化、绿色化、低成本化的转型需求，本文对欧盟“清洁天空2”计划项目进行了技术分解，围绕该计划下的“多功能机身验证计划”（MFFD）项目展开综述，系统分析该项目的材料体系选择与制造工艺集成技术体系。旨在通过梳理 MFFD 项目的材料与制造技术实践，为航空及相关应用领域的高性能热塑性复合材料材料选型、工艺优化与技术创新提供理论参考和应用借鉴，推动高性能热塑性复合材料在航空制造技术领域中的进一步应用。

碳面板/铝蜂窝夹层结构因具有质轻与高承载特性，在航空航天结构中具有重要应用价值。其制造成本控制与服役寿命延长需求推动了结构修理技术的创新发展。面对大尺寸构件拼接成型和复合材料修补技术的需求，本文针对面板拼接和夹层结构拼接进行了设计与工艺研究。结果表明，双面加强100 mm的层合板的拉伸强度提升1.5%，拉伸模量提升131%，夹层结构面板拼接外加强性能优于内加强，外加强后的芯子剪切应力略高于未修补的整体面板，弯曲刚度达699 N·m²，相比整体面板提高78%，拼接加强后的夹层结构外观良好、胶接质量良好无缺陷，满足与非拼接产品同等条件的热真空试验考核。因此，本文提出并验证了一种可行的复合材料夹层结构拼接补强工艺，为航空航天大型构件的低成本制造与在役维修提供了有效的技术途径，对推动结构轻量化与长寿命保障具有实际工程应用价值。

工业机器人应用于航空结构件铣削过程时，由于机械臂刚性不足极易引发低频颤振问题。为此，利用调谐质量阻尼器原理进行机器人铣削过程低频颤振抑制，通过理论建模与试验拟合方法研究了机器人末端低频范围内模态频率与阻尼比特性；给出了机器人末端附加调谐质量阻尼器的动力学方程，分析了关键参量对系统抑振效果的影响机制；设计了可调刚度的单摆式调谐质量阻尼器，通过模态试验拟合了其固有频率随单摆悬伸长度的变化规律，给出了刚度预调节方法；进行了附加和未附加单摆式调谐质量阻尼器的机器人铣削试验验证，通过振动信号频谱分析证明了单摆式调谐质量阻尼器在机器人铣削过程中的抑振效果。

飞行器结冰严重影响飞行性能，威胁飞行安全。电热防/除冰系统因其结构简单、可设计性强、控制灵活等特点表现出巨大的应用潜力，且随着电热元件的发展，可以进行结构–功能一体化设计制造，进一步提高系统集成度。本文开发了基于喷涂碳纳米管（SCCNT）的电热元件，并将其与作为电绝缘层的玻璃纤维增强树脂整体嵌入碳纤维增强树脂基复合材料一体成型，获得了结构–防/除冰功能一体化的复合材料机翼前缘。设计并制备了两种不同铺层的结构，对其室温电热特性以及冰风洞环境下的防/除冰性能进行了研究，发现SCCNT与碳纤维共同组成的导电通路具有优异的稳定性；复合材料传热表现出明显的各向异性；通过优化设计可以实现过热保护、降低过热风险；相较于对称铺层，将电热层移至外表面可降低约50%的除冰时间及能耗。

基于原始六边形蜂窝（HH）结构开发了4种增强型结构。通过控制等质量条件，使用激光选区熔化技术（Selective laser melting，SLM）制备GH4169蜂窝试样，对比不同结构的变形模式与能量吸收特性。研究发现，体心增强蜂窝（BCCH）在X1、X2方向表现出优异的力学性能，其单位体积屈服强度和最大力值达原始HH结构的2倍，X1方向弹性模量较HH提升33%，抗压强度提高约200%。在能量吸收方面，各结构X2方向吸能效率普遍高于X1方向，其中“H”形对称排列的平面增强蜂窝（BPEH）表现出更均匀的应力传递优势。无支撑的面心增强蜂窝（FCCH）虽强度较低，但峰值吸能效率最高达81.60%，其吸能效率较HH结构提升25%。本研究通过融合形状、拓扑与点阵的协同设计策略，并在等质量条件下系统评估了结构的多向力学与吸能行为，为航空航天领域性能可调控的轻质多孔结构提供了一种创新的设计范式与试验依据。

随着钛合金应用领域的进一步拓展，工业界对钛合金的综合性能提出了越来越高的要求。利用各种金属和非金属元素进行合金化是调控和优化钛合金综合性能的有效策略。本文结合钛合金在合金化研究领域的最新进展，总结了钛合金中常见的合金化元素，如α稳定元素（Al、O）、β稳定元素（Mo、V、Nb、Fe）、中性元素（Zr、Sn）和稀土元素（RE）等，对钛合金组织结构和综合性能的影响规律，探讨了通过固溶强化、晶粒细化、位错强化、变形孪晶等方式影响性能的内在微观机制。本文介绍了钛合金成分设计领域的经典理论、最新方法及研究进展，展望了未来钛合金设计的发展方向，期望为新型钛合金的成分设计、组织调控和综合性能的跃升提供新思路。