西北工業(yè)大學(xué)付佳偉研究員：為航天裝備“骨骼”做跨溫域體檢——一款高精度測量裝置問世

中國測試·編委領(lǐng)航

2026年編委成果展示

導(dǎo)言

液滴3D打印技術(shù)制造的金屬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，如同為航天器定制的輕質(zhì)“智能骨骼”，可通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)特定的熱膨脹系數(shù)，是保障裝備在太空極端溫度下尺寸穩(wěn)定的關(guān)鍵。然而，如何精確測量這些非標(biāo)準(zhǔn)、形狀復(fù)雜結(jié)構(gòu)的熱膨脹行為，卻一直缺乏可靠手段。傳統(tǒng)方法要么要求標(biāo)準(zhǔn)試樣，要么難以在極端低溫下工作。

本期《編委領(lǐng)航》解讀一篇發(fā)表于《中國測試》的研究，看期刊青年編委、西北工業(yè)大學(xué)付佳偉研究員團(tuán)隊(duì)如何攻克難題，成功研制一套跨溫域、高精度的熱膨脹變形測量裝置，為先進(jìn)材料的精準(zhǔn)評價(jià)提供利器。

為航天裝備“骨骼”做跨溫域體檢

一款高精度測量裝置問世

《中國測試》青年編委

——付佳偉研究員

付佳偉，博士（雙學(xué)位），西北工業(yè)大學(xué)特任研究員，博士生導(dǎo)師，陜西省高層次引進(jìn)人才，機(jī)械工程及自動(dòng)化系主任，航宇輕質(zhì)功能材料與結(jié)構(gòu)成形技術(shù)研究所副所長。主要從事航宇輕質(zhì)新材料與測試新方法方面的研究工作。近年來主持/參與國家自然科學(xué)基金面上/青年項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、軍口國家級重點(diǎn)項(xiàng)目等近20項(xiàng)。以第一或通訊作者在International Journal of Plasticity、Journal of Magnesium and Alloys、Composites Part B、Journal of Materials Processing Technology等本領(lǐng)域頂尖和權(quán)威期刊上發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文30篇；以第一發(fā)明人申請國家發(fā)明專利10項(xiàng)（已授權(quán)6項(xiàng)）；擔(dān)任Journal of Magnesium and Alloys（中科院一區(qū)Top期刊，影響因子15.8）、《中國測試》、《特種鑄造及有色合金》期刊青年編委及中國材料研究學(xué)會鎂合金分會委員。

跨溫域點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)熱膨脹變形精確測量裝置

成果發(fā)表于《中國測試》2026第1期

摘要：

液滴打印成形金屬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)定制熱膨脹系數(shù)，有望利用此類結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)航天裝備在極端溫度環(huán)境下的穩(wěn)定使用。目前基于激光法和頂桿法的商用變形測量裝置通常要求使用標(biāo)準(zhǔn)試樣以確保高精確性，但金屬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)為非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，尺寸和幾何形狀多樣；光學(xué)圖像法基于光學(xué)相機(jī)，易受多源噪聲影響，不適用于極端低溫環(huán)境。該文研制一套適用于3D打印金屬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的熱膨脹變形測量裝置，該裝置可實(shí)現(xiàn)–70～200℃金屬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)熱膨脹系數(shù)的精確測量，穩(wěn)定性偏差低于0.175μm，可靠性偏差低于1.25μm，測量可重復(fù)性高于99.2%，測量精度達(dá)到99.3%。利用該裝置測量金屬液滴打印點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的跨溫域熱膨脹系數(shù)，驗(yàn)證測量裝置的可行性，得到準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，可為后續(xù)研究人員提供參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：

熱膨脹變形; 點(diǎn)陣結(jié)構(gòu); 測量裝置; 鋁液滴3D打印;

從“測不準(zhǔn)”到“測得精”，測試技術(shù)的每一次突破，都是新材料從實(shí)驗(yàn)室走向工程應(yīng)用的堅(jiān)實(shí)階梯。這項(xiàng)發(fā)表于《中國測試》的研究，不僅成功解決了一個(gè)具體的工程測量難題，其高精度、高穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)理念也為其他極端環(huán)境下的精密測量提供了有價(jià)值的參考。

《中國測試》將持續(xù)關(guān)注并報(bào)道測試技術(shù)與前沿材料學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新成果，推動(dòng)我國高端裝備自主研發(fā)能力的提升。

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2026年度，《中國測試》將舉辦。1月首推。詳情及后續(xù)月度安排，請關(guān)注公眾號通知。