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空间飞行器正朝向大型化、轻量化和智能化的方向发展，复合材料薄壁可收展结构可以满足其高收展比、高精度的要求。本文介绍了几种用于空间飞行器的复合材料薄壁可收展结构的特点及其应用现状，总结了复合材料体系、预浸料制备工艺、结构成型工艺技术及性能测试等方面的发展现状，为基于薄壁可收展结构的复合材料技术发展方向提出了建议。

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碳化硅在红外光学和半导体制造领域有着广泛的应用，在纳米尺度研究硬脆性碳化硅的滚磨抛光行为对于提高元件性能有着重要意义。本研究建立6H-SiC滚磨抛光分子动力学模型，以研究金刚石磨粒滚动速度对6H-SiC工件的滚磨抛光材料去除行为、表面形貌、亚表面损伤、切向力和法向力、摩擦因数的影响规律，以揭示6H-SiC滚磨抛光损伤机理。结果表明：在滚动速度为25 m/s时，切屑在磨粒的剪切及挤压作用下堆积在磨粒前方；随着滚动速度的增长，切屑黏附于磨粒并发生飞离，导致工件表面无切屑原子堆积；随着磨粒滚动速度的增大，6H-SiC去除机制逐渐由耕犁为主转变为以黏附为主，工件亚表面损伤深度、原子平均温度、切向力、法向力和摩擦因数随之呈逐渐降低的趋势。在滚动速度为100 m/s时，切向力降幅约75%，法向力降幅约40%，摩擦因数降幅约72%。

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为探究微织构对提升刀具切削性能的作用，运用理论分析和仿真分析方法，对椭圆偏置抛物线凸包微织构（elliptic bulge parabolic contour texture，EBPCT）和椭圆偏置抛物线凹坑微织构（elliptic opening offset parabola micro texture，EOOPT）刀具的切削性能进行对比分析，证明EBPCT在提升刀具切削性能方面的优越性。然后运用敏度分析方法，对EBPCT特征参数进行筛选，基于响应面法分析了切削性能随关键参数的变化规律，并以此为基础进行参数优化。结果表明，EBPCT的敏感特征参数包括椭圆长轴、短轴、高度、偏移量、横向间距、刃边距、夹角，且参数优化后的EBPCT刀具的最大等效应力、最高切削温度、主切削力及切深抗力的平均值分别降低了4.45%、3.96%、6.16%和1.52%。

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针对磨削加工氧化铝陶瓷过程中磨削力大、砂轮磨损严重等问题。本文通过引入斜截面和圆角化工艺，设计了圆角斜截面纹理化砂轮。使用普通砂轮、矩形截面纹理化砂轮、斜截面纹理化砂轮和圆角斜截面纹理化砂轮对氧化铝陶瓷进行磨削实验，探究四种砂轮在不同进给速度下对磨削性能的影响。结果表明：在相同的磨削参数下，与普通砂轮相比，使用圆角斜截面纹理化砂轮，磨削力降低最为明显，其切向切削力最大降低34%，法向切削力最大降低40%；且圆角斜截面纹理化砂轮与其他三种砂轮相比，圆角斜截面纹理化砂轮耐磨损性最好，磨粒断裂程度最低。

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为了研究磨削工艺参数对C/C-SiC复合材料磨削温度的影响，采用三因素四水平正交试验法，探究不同磨削参数对磨削温度的影响规律。通过极差法分析了相关工艺参数对磨削温度的影响程度，并对比了干磨削与微量润滑磨削的磨削温度。结果表明：微量润滑磨削能够降低磨削温度，改善表面加工质量；在干磨削中，各参数对温度的影响顺序依次为磨削深度、砂轮线速度、工作台进给速度；而在微量润滑磨削时，影响顺序依次为砂轮线速度、磨削深度、工作台进给速度。

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为研究单向/二维编织纤维织物混杂设计对陶瓷基复合材料层间力学性能的影响，本文以碳纤维单向/缎纹织物层间混杂增强SiC陶瓷基复合材料为研究对象，通过短梁剪切试验明确了单向铺层的体积比例、单向铺层角度及其比例对层间剪切力学性能的影响规律。结果表明，相比于纯缎纹织物复合材料，混杂复合材料的层间等效剪切强度获得了提高。当0°铺层与缎纹织物混杂时，提高0°铺层的比例呈现层间等效剪切强度增加的趋势。当单向铺层的总体积比保持不变时，0°铺层比例越大越有利于混杂复合材料层间等效剪切强度的提高，而增加±45°和+90°铺层的比例会减小层间等效剪切强度，并影响裂纹萌生的位置。

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电热防除冰技术在复合材料中的应用是未来防除冰研究与应用的热点方向之一。本文以具有优异电热性能的碳纳米膜为基础，系统探究其在复合材料中的电热防除冰性能。采用真空抽滤法制备碳纳米膜并将其作为电热元件嵌入玻璃纤维树脂基复合材料中；利用红外热成像仪采集碳纳米膜及碳纳米复合材料在不同电压下的温度分布特性、温升特性和电加热均匀性，评价其电热性能，并与商用PI-Kanthal膜进行对比；利用碳纳米复合材料进行防除冰试验，研究其防除冰应用的可行性。结果表明，相较于PI-Kanthal膜，碳纳米膜具有更优异的升温速率、电加热均匀性和更小的能耗。碳纳米复合材料常温下的极限输入电压为5 V，输入电压为4 V时平衡温度为116 ℃。在-15 ℃的防冰应用中，输入电压为6 V时，碳纳米复合材料平衡温度可达到120.1 ℃；-15 ℃的除冰应用中，输入电压为6 V时仅用130 s可使0.8 g的冰滑落，表明碳纳米复合材料在防除冰领域有极大的应用前景。

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为提高GH4169铣削表面质量，通过设计仿生鲨鱼皮微织构刀具进行干切削试验，研究了铣削参数对铣削力、切削变形系数和表面粗糙度的影响规律。结果表明：相较于无织构刀具和直线型微织构刀具，仿生鲨鱼皮微织构刀具对铣削力的降低效果最高，可达31%，且铣削力随切削速度的增加呈先减小后增大的趋势；仿生鲨鱼皮微织构刀具的切屑变形系数最大，拥有良好的断屑能力；采用仿生鲨鱼皮微织构刀具，工件已加工表面粗糙度随铣削速度的降低和每齿进给量的增大而减小，铣削深度对工件已加工表面粗糙度的影响呈现先降低后上升的趋势。通过分析不同织构类型刀具和铣削参数对GH4169高温合金已加工表面粗糙度的影响，铣削速度为200 m/min、每齿进给量为0.1 mm/z、铣削深度为1.8 mm时，工件铣削表面质量最佳。

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为了提高镁合金的耐腐蚀性，通过微弧氧化技术在MB8镁合金表面制备一层微弧氧化膜层。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、电化学工作站、膜层测厚仪等设备对微弧氧化膜层性能进行表征。基于正交试验方法，研究占空比、频率和时间三个因素对微弧氧化膜层的厚度、表面孔隙率以及腐蚀电流密度的影响规律。研究表明，与MB8镁合金相比，微弧氧化膜层的腐蚀电流密度下降两个数量级，耐腐蚀性得到显著提升。影响膜层厚度、孔隙率和耐腐蚀性指标的主次顺序依次为占空比、频率、氧化时间。频率相同时，随着占空比的增加，膜层表面孔隙率均呈先增后减。占空比为50%、频率为1.8 kHz、氧化时间为15 min工艺下制备的膜层性能最佳，膜层厚度为18.6 μm，孔隙率为6.21%，腐蚀电流密度为2.56×10^-6 A/cm²。

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针对极端环境下特种装备对减振与良好导电的性能需求，本文分别使用不锈钢丝和高弹性、高导电铍青铜合金丝制备金属橡胶构件，对比两种材料金属橡胶的力学和电学性能，研究密度、变形量对不同材质试件力学性能的影响，运用四探针法测量不同材质金属橡胶的电阻，得到试件的导电性能。结果表明：两种材质的金属橡胶试件都具有优良的承载能力和阻尼性能，而铍青铜材质的金属橡胶电阻仅为06Cr19Ni10（304）材质的5%左右。

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针对碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）试样与钛合金试样叠层装配钻孔时出现的CFRP分层缺陷质量问题，提出了一种基于卷积神经网络的CFRP分层损伤识别方法。通过工艺参数优化，选取对CFRP分层损伤程度影响小的工艺参数开展钻削实验。采集钻孔过程中的轴向力信号，将轴向力信号通过连续小波变换得到小波尺度图作为输入集，分层因子作为标签集，构建卷积神经网络模型。结果表明，轴向力信号与CFRP分层损伤程度具有正相关性，通过卷积神经网络模型监测制孔力信号来识别CFRP分层损伤程度是可行的。搭建VGGNet-16、LeNet和AlexNet三种网络结构模型，通过对比发现VGGNet-16模型识别效果较好，识别准确率可以达到91.84%。

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为探究丁腈橡胶5080密封圈龟裂失效机理并提出有效预防措施，本研究开展了失效分析及加速老化试验，包括空气暴露、应力加载、拉伸量影响及软、硬丁腈橡胶5080原材料对比。结果表明：在空气中的臭氧及持续应力等共同作用下致使密封圈老化龟裂；空气环境与拉伸应力会对密封圈产生老化作用，实际工作拉伸量超出适宜范围，过大的拉伸量显著加剧应力集中；对于软丁腈橡胶5080密封圈，在1.096%拉伸量作用下暴露在空气中，应力老化是密封圈开裂的主导因素，而硬丁腈橡胶5080密封圈，应力老化影响较小。

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为解决SJ-2G与SJ-2A胶膜搭配使用时，其对蜂窝夹层结构（板-板、板-芯）力学性能影响不明、工艺依据不足的问题，开展了SJ-2G胶膜的工艺粘接性能研究。以SJ -2A胶膜为对照，测试分析了不同胶膜组合方式的剥离强度、拉伸剪切强度及平拉强度。结果表明，在“薄铝面板/SJ-2A胶膜/SJ-2G胶膜/蜂窝夹芯或厚铝面板”的组合结构中，SJ-2G胶膜的综合粘接性能最优，能够满足复合材料制品的粘接工艺要求。

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针对空间探测领域返回舱热防护结构轻量化及表面功能涂层的工程应用问题，开展了基于低密度弱刚性纤维增强树脂基防热材料直接实施表面功能涂层需求的表面状态加工控制及表面状态表征研究。本研究创新地将手持式3D微观扫描仪应用到低密度弱刚性纤维增强树脂基防热材料加工表面状态表征，并验证了其可行性和适用性。研究掌握了加工参数对低密度弱刚性纤维增强树脂基防热材料表面状态的影响规律，确定了有效控制表面状态的精加工参数，即工步距参数为0.2 mm，加工转速为7 000 r/min，加工切深为0.5 mm，成功地将加工表面纤维凸起高度控制在＜0.2 mm，满足后续在该类材料直接实施热控功能涂层的基材表面状态要求。该研究成果对空间飞行器热防护技术发展和应用具有重要工程价值。

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双金属带锯条的分齿齿形参数是影响带锯条切削性能的重要参数，为探究其在锯切过程中的影响机理，基于AdvantEdge FEM 软件建立双金属带锯条锯切45^#钢三维仿真模型，研究分齿参数对锯切过程中平均切削力的影响。结果表明，分齿参数是双金属带锯条锯切加工中影响切削力、应力分布和齿尖磨损的重要因素。中齿应力为两侧分布，磨损形式为月牙状，分齿则是应力分布靠外侧，呈单边磨损状，增加分齿量、减小分齿高度均会加大这一趋势。锯切速度增加或进给率降低都会减少单组齿的切削量，锯切过程中的总体合力会减小，但对分齿与中齿承担的切削量比例没有直接影响。单组齿切削量相同即锯切速度与进给率不变时，分齿量降低或分齿高度增加都会改变中齿与分齿的切削量比例，使得中齿切削量减少，使锯切过程中的总体合力增大。