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芳纶纤维增强树脂基复合材料（Aramid fiber-reinforced polymer，AFRP）是一种高性能的纤维增强复合材料，具有比强度高、模量高、质量轻等优点，在航空航天、军事装备、汽车制造等领域有着广泛应用。AFRP各向异性和不均匀性等特点导致其在加工过程中会产生分层、起毛、热影响区过大等问题，已有的加工技术达不到航空航天领域应用所需要的加工精度，构成了目前精密加工AFRP的技术瓶颈。本文综述了AFRP加工的研究现状，通过比较和讨论传统机械加工、磨料水射流加工、连续激光和长脉冲激光加工以及超短脉冲激光加工的优缺点和尚有缺陷，依据飞秒激光“冷加工”的原理，讨论了利用飞秒激光精细加工克服这个技术瓶颈的可行性，并给出了相应的研究内容和相关技术途径。本文内容为精密加工AFRP指明了方向，具有明显的研究意义和潜在应用价值。

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建立合理的复合材料界面模型并系统分析纤维脱黏过程是解析C_f/C防热复合材料损伤失效微观机制的关键。本研究基于实验文献报道，考虑纤维与基体间亚微米尺度的界面过渡区，提出了一种包含纤维、界面相、基体三相的界面模型。采用指数梯度模型对界面相的平均力学性能进行校准，并对比分析了传统两相和改进三相界面处理方式在预测材料有效弹性性能上的差异性。模拟结果显示三相模型相比两相模型能够更为精确地模拟出材料的整体力学响应行为。进一步地，使用该三相模型对单纤维顶出实验进行模拟，分析界面参数对纤维渐进脱黏过程的影响。研究结果表明：当界面临界断裂能释放率与内聚力强度的取值分别为0.001~0.006 N/mm和13~33 MPa时，纤维的最大顶出力与这两个参数均呈正相关，超出该范围提升效果不再显著；增大界面临界断裂能释放率或减小内聚力强度可以延缓界面完全损伤的过早发生，提升界面的断裂韧性。此外，通过试验-仿真结合的细观力学方法对界面内聚参数进行校准。分析结果将为后续多尺度研究C_f/C复合材料界面损伤机制提供理论支撑。

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针对TC4钛合金、7574铝合金、AISI304不锈钢及45^#钢等宇航材料在高速铣削过程中的高速铣削力预测问题，引入基于灰狼算法（GWO）改进的极限学习机（ELM）模型构建高速铣削力预测模型，利用二阶多元回归模型分析确定隐含层节点数，预测结果与BP、RBF、ELM等七种预测模型和实验结果进行比较。研究结果表明：基于GWO-ELM的高速铣削力预测模型隐含层节点数可以利用二阶多元回归模型分析确定，预测模型的准确率为98.8%、决定系数达到0.988 71优于其他预测模型，故基于GWO-ELM的高速铣削力预测模型具有可行性和准确性，该研究结果可为GWO-ELM模型隐含层节点数的确定及高速铣削力预测模型的选择提供参考与借鉴。

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制备了W-Ti［w（Ti）=10%］合金，研究了粉末纯度、W粉粒度对W-Ti［w（Ti）=10%］合金密度、组织的影响。发现粉末纯度越高，W-Ti［w（Ti）=10%］合金的致密度越高，富Ti相占比越低。3N纯度的W-Ti［w（Ti）=10%］合金内部会留存纯Ti，富Ti相占比为31.28%，4N和4N5纯度的W-Ti［w（Ti）=10%］合金不存在纯Ti，富Ti相占比分别为28.41%、21.67%。W粉粒度的影响体现在两个方面：W粉粒度越大，与Ti粉的混合效果越好，越有利于扩散；但比表面积越小，越不利于扩散。随着W粉粒度增大，W-Ti［w（Ti）=10%］合金的富Ti相含量先降低后升高。本实验中，当W粉粒度为4~5 μm，Ti粉粒度为44 μm时，W-Ti［w（Ti）=10%］合金的组织性能最优，富Ti相占比为28.79%。

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碳纤维复合材料（CFRP）和钛合金（TC4）因各具有优良的物理力学性能，其叠层结构广泛应用于航天工业领域。由于CFRP和TC4都属于典型难加工材料，且具有不同的机械和热学特性，因而在制孔过程中，刀具磨损较快，从而影响加工质量。为了保证钻孔质量、及时更换刀具，建立了一种基于卷积神经网络-长短期记忆网络（CNN-LSTM）的刀具磨损状态监测模型。该模型以与刀具磨损相关性较强的力、声发射信号特征作为输入，以刀具磨损状态标签作为输出，从而实现刀具磨损状态的监测。结果表明，该模型识别准确率高达97.222%，可以很好地实现CFRP/TC4叠层结构制孔过程中刀具磨损状态的监测。

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碳化硅颗粒增强铝基复合材料（SiC_p/Al）具有卓越的物理力学性能，广泛应用于航空航天、电子、军事等高端领域。本文以体积分数为20%的SiC_p/Al复合材料为研究对象，采用单因素试验方法进行干式铣削，分析刀具刃口钝圆半径和切削速度对切削力、表面形貌、表面粗糙度（Ra）和切屑形貌的影响。结果表明：切削力随着刃口钝圆半径的增加而降低，随着切削速度的增加先降低后增加；随着刃口钝圆半径的增加，加工表面的凹坑和犁沟缺陷减少，表面Ra呈降低趋势。随着切削速度的增加，加工表面的划痕缺陷增多，表面Ra呈现先增加后降低的趋势；在不同刃口钝圆半径和不同切削速度下，切屑形状均呈不规则锯齿状。切屑非自由表面微观形貌随着刃口钝圆半径的增加逐渐变得光滑，随着切削速度的增加出现更严重的裂纹。

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本文制备并评价了一种低成本真空辅助树脂灌注（VARI）成型工艺用的环氧树脂体系（V601）及其复合材料。本文通过DSC曲线、流变曲线、力学测试对该树脂基体及其复合材料进行评价。结果表明：V601环氧树脂体系可以在120 ℃/2 h固化制度下完全固化；树脂的工艺适用期长（黏度≤500 mPa·s，225 min）；树脂固化物的拉伸强度77.7 MPa，拉伸模量3.25 GPa，弯曲强度137.7 MPa，弯曲模量3.37 GPa。通过VARI方法制备的SW280F/V601复合材料的纤维体积含量为67.7 %，纵向拉伸强度为626 MPa，纵向拉伸模量为25.8 GPa，纵向弯曲强度为727.4 MPa，纵向弯曲模量为11.7 GPa。结果说明了V601树脂体系具有良好的VARI成型工艺适用性，制备的复合材料也具有较高的力学性能。

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采用真空辅助树脂转移成型（VARTM）方法制备机翼T型桁条具有很高的性价比，但是桁条节点处截面特征不利于成型过程树脂的均衡流动。本文针对T型桁条三角区树脂富集而边缘区浸润不足的问题，采用模具拐角三角区纤维填充方法，优化VARTM工艺参数，提高桁条的力学性能。研究了工艺方案对T型桁条各部位厚度均匀性的影响；采用光学显微镜观测桁条微观形貌；采用灼烧法定量分析孔隙率和纤维体积分数；采用万能材料试验机测试桁条力学性能。结果表明，本文纤维填充VARTM工艺成型的T型桁条具备良好的厚度均匀性、较高的纤维体积分数和较低的孔隙率以及良好力学性能，桁条的抗弯能力提高了15.72%，孔隙率低于1%（0.9%）。

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为提升复合材料加筋壁板的制造精度，本文基于复合材料共胶接成型工艺，研究了复合材料加筋壁板筋条的结构组成，分析得出了制备筋条R区填角料所需预浸料用量的计算模型，实现了共胶接复合材料加筋壁板筋条R区的精确填充；优化了共胶接复合材料加筋壁板的成型工装结构设计方案，改善了工装定位销的定位精度，实现了筋条轴线位置的精确控制；制作了筋条外形轮廓的辅助切割检查样板，实现了筋条轮廓边距的准确切割。通过筋条R区的精确填充、筋条轴线位置的精确控制及筋条轴线边距的准确切割实现了共胶接复合材料加筋壁板的精确制造。

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本文旨在研究不同强度稳恒磁场对激光熔覆Inconel 718高温合金的影响。通过在4种不同强度（0、100、300、500 mT）的稳恒磁场下进行激光熔覆实验，采用数值仿真与典型实验相结合的手段对熔覆层的表面形貌、匙孔模式温度场变化、组织与力学性能进行了研究。结果表明：当B=300 mT时，材料的熔化和蒸发潜热屏障受到明显抑制，匙孔固-液界面之间的形貌最为均匀，且得到的熔覆层表面形貌最佳，平均表面粗糙度Ra约为4.1 μm；显微组织主要由等轴晶组成，平均晶粒尺寸约为5.1 μm；虽然硬度变化程度不大，但是可以使得熔覆层的平均抗拉强度提高到1.122 GPa，平均延伸率达到29.9%。研究表明，适当强度的稳恒磁场可以显著改善Inconel 718激光熔覆层的综合性能，为磁控激光熔覆技术在相关工业领域的应用提供了理论依据与实验数据支持。

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基于Box-Behnken Design （BBD）设计方法，开展Al₂O₃颗粒增强黏结工艺试验研究。建立了黏结特征参数（颗粒粒径、黏结层厚度、质量分数）与响应值（失效载荷、能量吸收值）之间的多元回归模型，并通过实验对模型进行了验证。建立了黏结层的代表性体积单元（Representative volume element，RVE）有限元分析模型，探讨胶层断裂失效机理。结果表明，颗粒粒径对接头破坏载荷的影响最大。对能量吸收值影响最大的是颗粒质量分数。最佳工艺参数颗粒粒径为46 μm，胶层厚度为0.6 mm，质量分数为5%。有限元分析表明，Al₂O₃颗粒的加入改变了裂纹扩展路径，增加了裂纹长度，使得胶层的断裂能增加，进而提高了黏结接头的力学性能。

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为了研究布带缠绕工艺参数的精密控制与时变耦合效应对锥体结构复合材料制品性能及内部质量的影响，本文通过设计实验以及响应面法对喷管扩散段制品开展了布带缠绕成型关键工艺参数的优化研究。结果表明，采用50 mm宽碳布带缠绕成型时缠绕温度和缠绕压力控制在（60～65） ℃/（700～800） N时，制品层间剪切强度达21 MPa，超声检测dB差值波动在5 %左右。在此工艺条件下，制品内部质量有较大提升，可满足工程化高效提速要求。

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利用熔融沉积型3D打印技术打印角锥结构，打印材料为PLA（热塑性塑料），制备角锥结构的复合吸波材料。制备的角锥样品为空心结构，单个角锥壁厚1 mm，高度 20 mm，底座总面积200 mm×200 mm。研究角锥角度和角锥高度的变化对吸波性能的影响，用弓形法测试4~18 GHz波段范围的反射率。因为角锥结构吸波材料具有梯度渐变结构，同时具有介质损耗和干涉相消等多种吸波机理。结果发现角锥结构具有优异的吸波性能，角锥结构吸波性能随角锥角度（33°~73°范围之间）减小而增大，不同的角锥结构参数在C、X、Ku波段对吸波性能有不同的影响。

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为研究变形速率与2219铝合金力学性能之间的关系，选取0.05、0.10、0.15、0.20、0.30、0.40 mm·s^-1共6种不同变形速率，通过单向拉伸试验，取得不同变形速率条件下2219铝合金的应力-应变曲线。为符合生产实际情况，分别选取0.075、0.30、0.40、0.55 mm·s^-1共4种更大的变形速率，更改材料状态，进行拉伸试验，并进行金相分析，进一步验证不同变形速率条件下2219铝合金力学性能变化趋势。结果表明，2219铝合金屈服强度及抗拉强度对变形速率的变化不敏感，随着变形速率不断增加，断后延伸率存在升高趋势。根据加工设备等实际情况，选择较高的变形速率（建议不超过0.40 mm·s^-1），以提高加工效率。