2026年, 第18卷, 第2期　
刊出日期：2026-02-10

  

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兵器工艺技术
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  磁场频率对液-固复合铸造铝/钢双金属界面组织及性能的影响

  黄梦娇, 邢志辉, 曹凱, 徐超, 杜传航, 孙际鹏, 赵高瞻, 孟真羽

  精密成形工程. 2026, 18(2): 1-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.001

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  目的 研究不同磁场频率对铝/钢双金属界面组织及性能的影响,以实现铝/钢界面的高质量冶金结合。方法 采用磁场辅助液-固复合铸造工艺制备铝/钢双金属,利用扫描电子显微镜、能谱仪和光学显微镜对界面组织形貌、物相组成及断裂层形貌进行分析,通过万能试验机测试界面剪切强度。结果 磁场的引入没有改变铝/钢双金属界面的物相组成,反应层主要由Al₅Fe₂、Al₁₃Fe₄、τ₁-Al₂Fe₃Si₃和τ₅-Al₈Fe₂Si相构成。随磁场频率增加（1、3、6、9 Hz）,反应层近铝侧形貌依次呈齿状、颈缩状、锯齿状及连续锯齿状特征。反应层厚度呈先减小后趋于稳定的趋势,从无磁场时的9.21 μm减薄至9 Hz时的6.24 μm。界面剪切强度随磁场频率的增加呈先升高后降低的趋势,在频率为3 Hz时达到最大值39.20 MPa,与未施加磁场相比提高了83.8%。结论 在液-固复合铸造过程中引入磁场可有效改善铝/钢双金属界面组织形貌,并显著提升界面结合性能。
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  挤压成形对喷射成形7055铝合金热变形行为的影响研究

  孟毅, 向进, 刘衍

  精密成形工程. 2026, 18(2): 10-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.002

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  目的 明确挤压成形对喷射成形7055铝合金后续热变形行为及塑性成形性能的调控作用,为优化复合成形工艺路径提供依据。方法 选取喷射态与挤压态7055铝合金为研究对象,采用Gleeble热模拟试验机开展等温压缩实验,对比分析2种状态材料的流变应力特征、动态再结晶行为及热加工性能,并建立Arrhenius型本构模型与热加工图。结果 挤压成形显著改善了喷射态合金的热变形行为。与喷射态相比,挤压态合金的热变形激活能降低16.9%,峰值应力平均降低8.5%。在425 ℃、0.01 s^-1条件下,再结晶分数达到59.5%,较喷射态提高15.2%。热加工图表明,挤压态合金具有更宽的安全加工区间（功率耗散因子η>0.34）,变形稳定性明显增强。结论 挤压成形通过孔隙致密化、晶粒细化及第二相均匀化的协同调控作用,优化了喷射成形7055铝合金的初始组织状态,从而降低了变形抗力、促进了动态再结晶并拓宽了安全加工窗口。
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  激光粉末床熔融制备Y₂O₃增强Ti6Al4V合金的组织与力学性能研究

  董阳平, 赵枢明, 朱金玉, 张会华, 赵文天, 马国楠, 庄辛鹏, 孙预麟, 杨鹏伟, 张群, 樊子煜, 钟亮, 杨广, 鲁仁义, 曹磊, 马志远, 王峰

  精密成形工程. 2026, 18(2): 21-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.003

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  目的 针对Ti6Al4V合金在激光粉末床熔融（PBF-LB）过程中力学性能不足的问题,引入稀土氧化物Y₂O₃改善其性能。方法 采用机械球磨法制备不同Y₂O₃含量的Ti6Al4V复合粉末,并通过PBF-LB技术成形合金件。利用扫描电镜、X射线衍射、电子背散射衍射和透射电镜等手段,系统分析了复合粉末及成形合金的微观结构、物相与元素分布;通过室温拉伸试验评估力学性能,并结合断口分析结果探究断裂机制。结果 Y₂O₃在球磨后均匀附着于Ti6Al4V粉末表面。在PBF-LB成形过程中,Y₂O₃的引入显著细化了原始β晶粒和α/α'马氏体尺寸,并以纳米尺度的形式弥散分布在基体中,与α-Ti基体呈半共格关系。当Y₂O₃的质量分数为0.2%时,合金抗拉强度和屈服强度分别提高至1 331 MPa和1 208 MPa;但当Y₂O₃的质量分数增至0.3%时塑性下降。断口形貌由韧性韧窝逐渐转变为以解理面为主的脆性断裂。结论 添加0.2%（质量分数）Y₂O₃能够细化原始β晶粒与α/α'马氏体组织,并通过纳米级Y₂O₃颗粒实现弥散强化。然而,当Y₂O₃质量分数增加至0.3%时,稀土氧化物颗粒发生团聚,引起局部应力集中,导致材料塑性严重下降。该研究为稀土氧化物在增材制造钛合金中的定量化改性提供了理论与实验依据。
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  W-Ni-Cu合金微观结构与力学性能研究进展

  石海城, 王强松, 蔡廷军, 陈天宇, 贺瑜, 曹书光

  精密成形工程. 2026, 18(2): 31-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.004

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  W-Ni-Cu合金因其高密度、无磁性、优良的导电导热性能以及可调控的热膨胀系数,在对磁场敏感的精密仪器和高功率电器部件中表现出显著的应用潜力。传统W-Ni-Cu合金普遍存在强塑性匹配不佳的问题,严重限制了其工程应用范围。本文以该合金为研究对象,旨在揭示其微观组织与力学性能之间的内在关联,为突破现有性能瓶颈提供理论依据,系统梳理了近年来W-Ni-Cu合金在微观组织调控与力学性能优化方面的研究进展,重点分析了成分设计（如Ni/Cu比例优化）、合金化元素（如Fe、Co、La₂O₃等元素的添加）以及先进制备工艺（包括微波烧结、放电等离子烧结、热压烧结、选区激光熔化等）对合金微观结构、致密化行为及综合性能的影响规律。研究表明,通过调控Ni/Cu比例可有效改善合金的强塑性匹配;微量Co或La₂O₃的引入能够产生弥散强化与界面优化作用,显著提高合金的硬度与耐磨性;Fe元素的添加有效抑制了W颗粒的粗化并增强了W-W界面结合连续性,进而提升了合金的压缩与弯曲强度。在制备工艺方面,放电等离子烧结与热等静压技术促进了合金的快速致密化并抑制了晶粒粗化;选区激光熔化技术为复杂构件成形提供了新途径,但仍面临孔隙率控制与性能各向异性等挑战。此外,形变强化与热处理工艺（如淬火诱导γ相调幅分解）进一步优化了合金界面结构,实现了强度、塑性与低温韧性的协同提升。通过调控Ni/Cu比例、引入固溶元素以及优化多步烧结工艺,有效细化了W晶粒尺寸并改善了界面结合状态,从而协同提升了W-Ni-Cu合金的强度与塑性,为其在高端技术领域的应用提供了重要支撑。最后,对未来研究方向进行了展望,以期为开发高比重高强韧W-Ni-Cu合金提供理论依据与技术参考。
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  圆柱多级网格结构纤维预浸带缠绕成型技术研究

  孙守政, 郭震宇, 冉旭东, 李昆泰, 胡潘, 韩振宇

  精密成形工程. 2026, 18(2): 48-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.005

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  目的 解决在制造复合材料多级网格结构时,传统纤维缠绕技术容易在节点处产生纤维堆积、架空等缺陷,以及预浸带在深沟槽模具中难以压实成型的技术难题。方法 自主研制了一款轻量化、模块化设计的预浸带专用缠绕头及其精密控制系统。该缠绕头集成了可灵活调节的丝束导向通道、可实现张力稳定的闭环控制系统、结合“热风加热”与“涡流管冷却”的主动式热管理单元以及用于复杂路径的剪切与重送机构。基于Kagome多级网格的几何特点,规划了“三阶段分层填充”缠绕策略,并通过Python脚本编程生成相应的设备控制代码。为保障复杂构件的顺利脱模,设计并采用了具有“负拔模角”的硅胶-石膏复合柔性模具。结果 成功进行了复合材料圆柱多级网格构件的自动化缠绕成型与固化实验。缠绕过程稳定,节点处纤维堆积现象显著减轻,肋条形貌完整、层间结合紧密,固化脱模后构件尺寸精度良好。轴压测试结果表明,构件最大极限载荷为24 060.60 N,破坏过程呈现典型的层间分离与整体屈曲的渐进损伤模式,验证了结构具有较高的承载能力与损伤容限。结论 本研究验证了所开发的缠绕头及分阶段缠绕工艺用于制备复杂多级网格结构的可行性,为高性能复合材料网格结构的低成本、高质量自动化制造提供了新途径。
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  马氏体耐热钢/镍基合金异种金属界面过渡层设计

  高健飞, 付佳, 夏美玲, 穆浪, 于云鹤, 侯纪新, 夏志新

  精密成形工程. 2026, 18(2): 60-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.006

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  目的 针对超超临界火电领域对马氏体耐热钢/镍基合金高质量结合的需求,设计过渡层成分,并探究合金体系及元素扩散对组织与性能的影响。方法 综合考虑耐高温与抗腐蚀性能,并结合熵焓比-原子半径差（Ω-δ）、混合焓（∆H_mix）和电子浓度（VEC）等固溶体判据,初步筛选出FeNiCr中熵合金过渡层体系。利用JMatPro软件模拟Fe、Ni、Cr元素扩散对G115马氏体耐热钢与617B镍基合金相平衡、物理性能及力学性能的影响。结果 计算结果表明,FeNiCr合金易形成面心立方结构简单固溶体。Cr元素扩散使G115钢中M₆C相消失,当Cr的质量分数达到9%时,会诱发σ相;Fe元素扩散促使617B合金形成MC相,而Cr扩散使M₆C相消失并出现MC相。Ni元素扩散显著影响G115钢的线膨胀系数与力学性能,Fe元素扩散导致617B合金力学性能下降,而Cr元素扩散可提升617B合金的力学性能。结论 FeNiCr合金过渡层可对Fe、Ni元素无限固溶,有助于实现界面成分梯度平缓过渡,通过控制元素扩散可形成物理性能梯度分布、提升力学性能,为马氏体耐热钢/镍基合金异种金属连接界面设计与性能优化提供了重要的理论参考。
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  EFP战斗部组合壳体结构数值仿真与验证

  胡延臣, 邓振宇, 孙志远, 刘波, 石海城

  精密成形工程. 2026, 18(2): 73-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.007

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  目的 针对低密度材料壳体EFP战斗部EFP成形差、穿甲威力不足的问题,开展了EFP战斗部组合壳体设计研究。方法 通过数值仿真手段建立了不同材料壳体的EFP战斗部爆轰模型,获取了药形罩不同位置的超压和爆轰波冲量,分析了不同材料壳体对EFP成形的影响规律,通过数值仿真手段对不同嵌入位置的组合壳体方案的EFP成形情况进行了数值仿真和对比,研究了不同嵌入位置对EFP成形的影响,采用实验的方法对设计的组合壳体EFP战斗部的飞行稳定性和穿甲威力进行了验证。结果 数值仿真结果表明,在铝、钢、铜3种壳体材料中,钢壳体EFP战斗部对EFP驱动具有较高的超压峰值和最高的爆轰波超量,对EFP尾部的驱动较为平缓和持久,有利于EFP成形,在组合壳体的设计中,在铝壳体靠近药形罩位置内嵌钢环钢,有利于提高形成的EFP头部密实程度,提高EFP的穿甲能力,实验结果表明,设计的组合壳体EFP战斗部形成的EFP具有良好的飞行稳定性和穿甲威力。结论 在铝、钢、铜3种壳体材料中,钢材料是最有利于EFP成形的壳体材料,在组合壳体的设计中,在铝壳体靠近药形罩位置内嵌钢环,有利于提高爆轰时EFP尾部的爆轰波冲量,提高EFP的穿甲能力,通过对组合壳体EFP战斗部进行仿真和实验,达到了改善EFP成形、提高EFP穿甲威力的目的。
复合材料成形
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  层厚比对钛/铝层状复合材料裂纹扩展机制影响的分子动力学研究

  朱强, 张自昂, 陈铭, 张林福, 刘康, 范国华, 李道乾, 逯红果, 张洁, 司玉霄, 张鹏

  精密成形工程. 2026, 18(2): 81-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.008

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  目的 探究层厚比对钛/铝层状复合材料裂纹扩展机制的影响,为理解其优异的强韧性协同效应提供原子尺度的见解。方法 采用分子动力学模拟方法,构建了3种不同钛层层厚分数（25%、50%、75%）的钛/铝层状复合材料模型,并对其拉伸行为和裂纹动力学特性进行了系统分析。在模拟中,通过施加单轴拉伸载荷,并利用OVITO软件对原子运动、应力分布、位错演化和裂纹尖端扩展过程进行实时追踪和定量分析。结果 随着钛层层厚分数从25%增加到75%,峰值应力提升了38.8%,这主要归因于异质变形诱导强化效应,其中界面位错增强了背应力并抑制了塑性失稳。裂纹扩展模式也随之转变：25%钛层层厚分数的模型主要表现为铝层主导的纳米孔洞形核和扩展,裂纹路径曲折;而75%钛层层厚分数的模型则表现为钛约束下的裂纹钝化,裂纹路径更直,纳米孔洞形核受到抑制,韧性提高。值得注意的是,50%钛层层厚分数的模型通过平衡位错存储与堆垛层错约束,实现了最优的强韧性协同效应。结论 本研究的分子动力学模拟结果清晰地阐明了钛层层厚分数对钛/铝层状复合材料力学性能及裂纹扩展机制的影响。原子尺度分析结果表明,层厚比调控着应力重分布、塑性区演化及界面分层行为,这些发现为协调抗裂性与力学性能提供了设计依据。
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  热轧复合带材卷取张力控制研究

  徐丽翠, 刘思雨, 吕骏, 潘长帅, 王振敏, 刘善奎

  精密成形工程. 2026, 18(2): 91-100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.009

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  目的 以多层铜箔复合热轧生产为例,针对多层铜箔复合热轧生产中因初始结合强度不足、铜带不易弯曲而难以直接测量张力的问题,提出一种控制方法以提升带材卷取稳定性。方法 通过建立张力控制数学模型分析影响张力的因素,深入分析电动机卷取特性,确定导致张力波动的主要变量,为解决卷径动态测量难题,本研究采用一种编码器计算卷取圈数法与带材线速度计算法相结合的方式动态实时计算卷径,通过加权平均方法融合2个结果,同时引入卡尔曼滤波算法对编码器信号进行优化处理以应对信号的时变特性,将结果与加权平均法进行比较;最后通过电机电流间接计算实时张力,由Fuzzy PID控制器输出转速修正量,以此实现卷取恒张力控制。结果 在MATLAB/Simulink仿真平台上构建数字模型,对比分析卡尔曼滤波和加权平均法的性能,结果表明,卡尔曼滤波算法有更快的动态响应时间和处理突变的能力,控制卷径的平均误差≤2 mm,最大误差为13.12 mm,远低于加权平均法的最大误差。结论 基于卡尔曼滤波算法得到的卷径结果更为准确,Fuzzy PID控制策略可有效提升卷取过程的稳定性,为多层铜箔复合轧制提供了可靠的技术方案。
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  固溶处理对Al6061-Ti₃C₂T_x复合材料组织和耐腐蚀性能的影响

  刘智彬, 胡文杰, 闫洪

  精密成形工程. 2026, 18(2): 101-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.010

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  目的 研究Al6061-2%（质量分数）Ti₃C₂T_x复合材料在不同固溶温度下的微观组织、浸泡腐蚀和电化学腐蚀性能。方法 采用真空感应熔炼法制备复合材料,采用光学显微镜、扫描电镜、三维轮廓仪分析样品的显微组织、腐蚀形貌。采用电化学工作站测量动电位极化曲线和电化学阻抗谱,并分析其变化规律。结果 复合材料的腐蚀电位随固溶温度的升高呈现先正向移动后负向移动的趋势。经540 ℃固溶后,试样表现出最优的耐蚀性能,其腐蚀电位较未处理试样正向移动了43 mV,并具有最低的腐蚀电流密度（2.18 μA/cm²）。此外,电化学阻抗谱分析结果表明,固溶处理显著提高了复合材料的电荷转移电阻,经540 ℃固溶处理后,试样的电荷转移电阻R_ct值达到15 024 Ω·cm²,较铸态试样提高了约2.4倍。结论 经540 ℃固溶处理后,复合材料中Mg₂Si相的扩散系数显著增加并加速溶入基体中,提升了复合材料的耐腐蚀性能。
先进连接技术
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  5A06铝合金锥形件柔性旋压回弹预测与优化

  韩越, 曹一鸣, 种奔奔, 陈宇, 单德彬, 徐文臣

  精密成形工程. 2026, 18(2): 110-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.011

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  目的 针对柔性旋压技术成形精度差、工件形状回弹严重的问题,研究旋压过程中回弹的影响因素,分析不同工艺参数的影响规律,并提出相关措施以提高工件精度、减小回弹。方法 以5A06铝合金锥形旋压构件为研究对象,引入回弹角作为评价标准,通过有限元仿真和试验相结合的方法,分析工艺参数对旋压构件回弹的影响,确定最优的工艺参数及回弹补偿方法。结果 根据模拟及试验分析,当采用等环向应变、小的进给比、小的道次变形量时,能够有效抑制工件回弹,并且通过增加 3°目标偏转角度的回弹补偿方式,将构件主要部分回弹偏差减少至-0.21°。结论 通过有限元与工艺试验相结合的方式,总结出了柔性旋压的回弹补偿措施,为控制柔性旋压构件回弹提供了有效的理论指导。
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  AA1060/DP690T磁脉冲焊接接头成形工艺、组织及力学性能研究

  于朋, 张体明, 陈玉华, 叶智康, 谢吉林, 王善林, 张世一

  精密成形工程. 2026, 18(2): 123-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.012

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  目的 探究工艺参数对AA1060/DP690T异种金属磁脉冲焊接接头界面微观组织和力学性能的影响规律,并揭示基板镀镍处理对接头性能的作用机制。方法 利用磁脉冲焊接设备制备焊接接头,通过显微组织观察、能谱分析、电子背散射技术和剪切强度测试等手段,系统研究了工艺参数对接头界面微观组织和力学性能的影响,除此之外,还研究了镀镍层对接头性能的影响。结果 当放电能量为30 kJ、初始间隙为1.5 mm时,接头剪切强度最高,达到AA1060强度的82.5%。界面金属间化合物（IMC）平均晶粒尺寸（约0.8 µm）显著小于AA1060（约15 µm）和DP690T（约5 µm）,铝母材压深（1 000 nm）<IMC层压深（570 nm）<钢母材压深（420 nm）,界面呈现典型硬度过渡特征。随着放电能量的增高,IMC厚度由3 µm增大到20 µm,界面失效模式也由韧性断裂转变为脆性断裂。当放电能量为30 kJ、初始间隙为1.5 mm时,相较于AA1060/DP690T接头,AA1060/镀镍DP690T接头的最大剪切载荷由4.65 kN减小到3.59 kN,降低了22.7%,延伸长度由3.02 mm增大到4.78 mm,增加了57.9%。结论 IMC的中间硬度特性（介于两母材之间）实现了力学性能梯度过渡,从而缓解了铝/钢热膨胀系数差异引发的残余应力,增强了接头的连接性能;镀镍层使接头从强度主导型转变为韧性主导型,更适用于抗冲击的工程应用。
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  TA17钛合金/钒/321不锈钢双道激光焊接头显微组织及力学性能

  李景轩, 毛育青, 徐良, 徐睦忠, 郑华, 闫显威, 芦丽莉, 贝尔德妮科娃·欧乐娜

  精密成形工程. 2026, 18(2): 134-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.013

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  目的 解决钛合金与不锈钢焊接时形成Ti-Fe等脆性金属间化合物（Intermetallic Compounds,IMCs）的问题。方法 采用纯钒作为中间层材料,对5 mm厚TA17钛合金与321不锈钢异种材料进行双道激光焊接,焊后利用金相显微镜、扫描电镜、万能试验机等对接头组织形貌和力学性能进行分析,揭示界面连接机理。结果 当激光功率为4.1 kW（钛侧）和3.6 kW（不锈钢侧）、焊接速度为20 mm/s、激光束向母材偏移0.5 mm时,未熔钒层可以有效阻隔Ti、Fe 2种元素,并与两侧熔合区形成良好的冶金结合。由于V元素的扩散作用,熔合区与钒层界面之间形成了宽度约30 μm的扩散层,WZ₁扩散层组织以(βTi, V)固溶体为主,WZ₂扩散层内部主要是γ-Fe和(Fe, V)铁基固溶体。钒层因受到2次焊接热循环作用,内部组织发生软化,平均硬度约为85.9HV,显著低于熔合区及母材硬度;此外,钒层内部析出的碳化钒（VC）颗粒成为裂纹源,共同导致接头在钒层内部断裂,抗拉强度最高为330.6 MPa。结论 以钒为中间层的钛/钢双道激光焊,通过抑制Ti-Fe脆性金属间化合物的生成,可显著改善钛/钢异种材料的焊接质量,为厚板钛-钢复合结构的工程应用提供了工艺优化方向及理论依据。
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  原始组织对NiTi/Ti6Al4V异种材料电磁脉冲焊接头界面形貌与力学性能的影响

  邓嘉豪, 陈玉华, 谢吉林, 刘冠鹏, 王善林, 张体明

  精密成形工程. 2026, 18(2): 145-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.014

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  目的 采用电磁脉冲焊接技术对NiTi/Ti6Al4V异种材料进行焊接,对比分析单相NiTi和双相NiTi与Ti6Al4V的焊接效果,研究焊接工艺参数对NiTi/Ti6Al4V电磁脉冲焊接接头界面形貌和力学性能的影响。方法 采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和常温拉伸试验等手段研究不同原始组织的NiTi/Ti6Al4V电磁脉冲焊接效果,并分析双相NiTi/Ti6Al4V焊接接头的界面结构、元素分布、力学性能和断口形貌。结果 由于脆性IMCs和热膨胀差异,单相NiTi/Ti6Al4V发生界面失效;双相NiTi通过B19'→B2相变实现了热膨胀匹配,降低了应力,实现了冶金结合。双相NiTi/Ti6Al4V电磁脉冲焊接头界面波形以不规则的波形界面和剪切波界面为主,斜碰撞的碰撞速度切向分量在界面处引起了一系列的不稳定运动,界面剪切形成不规则的波状界面;在高速剪切作用下,界面失稳并逐渐演化为剪切波,焊接接头过渡层中的脆性金属间化合物恶化了接头的力学性能。双相NiTi/Ti6Al4V接头的力学性能达到母材力学性能的26.6%,接头断裂在界面,发生以韧性为主的韧-脆混合断裂。结论 在单相NiTi/Ti6Al4V焊接过程中,发生了界面失效。剪切波提高了双相NiTi/Ti6Al4V接头的力学性能,过渡层中的脆性金属间化合物降低了接头的力学性能。
增材制造
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  激光增材制造FeCrAl合金的微观组织和力学性能

  黄铠, 张维, 白得滹, 王曦, 白玉曦, 卢晨阳, 高瑞

  精密成形工程. 2026, 18(2): 155-168. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.015

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  目的 针对第二代FeCrAl合金（C35MN）在核反应堆事故容错燃料包壳应用中的潜在需求,探索选区激光熔融（SLM）增材制造技术对该合金微观组织结构的调控机制,进而实现其力学性能的优化提升。方法 使用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射等设备,对不同参数（层厚、速度等）打印的FeCrAl合金的致密度、物相、晶粒形貌等进行表征和分析。结果 激光能量密度（VED）显著影响合金的致密度、晶粒形貌及织构,当能量密度较低（<1.6×10² J/mm³）时,成形材料择优取向较弱,晶粒倾向于在不同取向生长;过高的能量密度（如2.67×10² J/mm³）导致晶粒呈柱状结构,织构强度较大,致密度相对较低。结论 通过提高激光扫描速率,促进了位错的增殖和高密度纳米尺度颗粒的析出。当扫描速率为500 mm/s、能量密度为2×10² J/mm³时,合金的抗拉强度可达800 MPa,均匀延伸率为4%。经1 100 ℃热处理1 h后,合金残余应力下降,Laves析出相长大,维氏硬度较原始态合金下降86HV。
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  激光选区熔化成形K477高温合金微裂纹形成与控制研究

  房立家, 孙兵兵, 赵海生, 张强, 何瑞凯

  精密成形工程. 2026, 18(2): 169-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.016

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  目的 探究成形过程中激光选区熔化K477镍基高温合金微观缺陷的形成原因以及工艺参数对显微组织的影响规律,为实现高质量成形提供理论支持和实践指导。方法 以高功率和低功率2种典型SLM工艺参数成形的K477合金为研究对象,通过观察裂纹微观形貌、各元素分布及含量,分析微裂纹的影响因素。随后在不同激光扫描速度（700、800、900、1 000、1 100、1 200 mm/s）、不同激光功率（150、200、250、300、350、400 W）下成形K477合金试样,利用光学显微镜分析内部缺陷,通过XRD分析物相组成,结合扫描电镜研究材料组织变化规律。在2种典型工艺参数下,在激光选区熔化成形材料内部观察到裂纹部位存在γ+γ°的共晶相,且裂纹处的Al元素分布图与C元素以及O元素分布图相对应,并且在裂纹附近,C元素与O元素有明显的局部富集现象。调整不同功率和扫描速度发现,随着激光扫描速度增加至800 mm/s,致密度达99.970%,当激光功率提高到350 W时,致密度为99.977%。结论 激光选区熔化K477材料内部存在γ+γ°的共晶相是产生裂纹的主要原因,Al元素在材料凝固过程中形成碳化物氧化物以及镍铬的氧化物,此类氧化物作用于晶界附近成为裂纹源。激光扫描能量差异会导致热流分布变化,说明优化工艺参数可一定程度地抑制裂纹的产生。
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  基于3D打印技术的赛车悬架摇臂的点阵结构轻量化设计

  周晟杰, 廖露海, 李峰光, 胡胜波, 刘建永

  精密成形工程. 2026, 18(2): 183-195. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.017

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  目的 针对赛车悬架摇臂轻量化的设计需求,分析Octet、Kelvin、Fluorite、Diamond、Schwarz、Gyroid 6种点阵结构单元在不同工况条件下的力学性能,为轻量化设计筛选出合适的点阵结构。方法 利用nTopology软件完成6个阵列晶格结构单元构建,并将孔隙率设置为50%。采用有限元分析方法,控制6种结构网格划分相同,比较分析它们在4 kN载荷、4种工况（拉伸、压缩、扭转和弯曲）下的位移和应力性能。结果 在压缩与弯曲工况下,Schwarz晶格位移（0.013 3 mm、0.025 mm）和应力（128.10 MPa、256.96 MPa）表现较优,应用于赛车悬架摇臂后,通过镂空设计去除冗余材料,体积由424 236.70 mm³缩减至269 888.33 mm³,质量从1.192 kg下降到0.758 kg,比强度提升约57.3%。赛车悬架摇臂所受最大应力为38.62 MPa,远低于赛车悬架摇臂高安全系数下最大应力251.5 MPa,最大位移为0.27 mm,远低于赛车悬架摇臂高安全系数下的位移阈值1.155 mm,最大应变仅0.05%,远低于高安全系数下极限应变0.35%,材料未进入塑性变形阶段,安全裕度充足。结论 将Schwarz晶格应用于赛车悬架摇臂后,轻量化显著且安全裕度充足,进一步拓展了点阵结构在汽车工程中的应用场景,尤其是对承受复合载荷的关键部件具有借鉴价值,为汽车零部件轻量化设计提供了创新解决方案。
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  基于多挤出头的纤维增强复合材料3D打印方法研究

  苏璇, 张朝晖, 陈宵燕

  精密成形工程. 2026, 18(2): 196-207. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.018

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  目的 针对连续碳纤维复合材料在熔融沉积成型中多材料挤出不同步、温度场不均及界面结合质量不稳定导致的打印构件力学性能离散、结构精度不足等问题,提出一种高性能多材料集成挤出头及其控制系统,以实现对复合材料打印过程的精确协同控制。方法 首先,基于对短纤维丝材流动特性与连续纤维在线浸渍机理的分析,完成了多通道挤出头结构的设计。该挤出头采用分区独立温控模块,分别为不同材料挤出打印提供精确的热管理;集成微型剪丝机构,以实现打印空移过程中的纤维精准切断与重启。其次,构建了通过PID算法实时调节加热器功率的集成化打印控制系统,并同步协调三轴运动平台、丝材送进电机与纤维送进伺服机构。最后,采用万能试验机对比分析了未增强基体与连续碳纤维增强复合材料试样的力学性能。结果 与未增强基体相比,采用连续碳纤维增强的复合材料力学性能得到显著提升,其拉伸强度达到653.7 MPa,拉伸弹性模量提升至32 675.95 MPa。结论 所提出的多挤出头设计与控制系统有效提升了连续碳纤维复合材料的打印质量和力学性能,实现了多材料打印的稳定协调与控制,为复杂纤维增强结构的增材制造提供了可靠的工艺解决方案。
轻合金成形
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  ZL114A铝合金静动态力学性能研究及J-C本构模型建立

  卢祖超, 路来骁, 孙杰, 石奇龙, 詹红, 舒大禹

  精密成形工程. 2026, 18(2): 208-217. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.019

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  目的 研究ZL114A铝合金在不同应变率和温度下的静动态力学性能,采用准静态拉伸试验与动态霍普金森压杆试验相结合的方法,系统分析其流动应力行为,建立Johnson-Cook本构模型。方法 通过电子万能试验机进行准静态拉伸试验,获取准静态条件下该材料的应力-应变曲线。结合配有电磁加热装置的霍普金森压杆设备进行动态压缩试验,获取材料在不同温度、不同应变率条件下的应力-应变曲线,探究温度（20~420 ℃）与应变率（1 500~5 800 s^-1）对材料力学性能的影响规律。通过最小二乘法拟合试验数据,建立了适用于高温高应变率条件下的J-C本构模型。结果 ZL114A铝合金在常温低应变率条件下表现出较弱的应变率敏感性;在高温条件下表现出较高的温度敏感性;材料的流动应力随应变的增加呈现显著增加的趋势,而温度升高会引发热软化效应,导致流动应力降低。基于最小二乘法拟合试验数据,建立的J-C本构模型能够有效耦合应变、应变率及温度效应,其预测结果与试验数据在一定误差范围内较为吻合。结论 建立的Johnson-Cook本构模型能有效预测材料在复杂工况下的力学响应,为航空、汽车和机械工程领域的结构设计和优化提供了理论依据。
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  聚氨酯软模成形纯钛薄板微流道结构的实验研究

  徐勇, 陈法垲, 张驰, 解文龙, 张士宏, 陈连生, 田亚强

  精密成形工程. 2026, 18(2): 218-225. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.020

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  目的 为了开发适用于纯钛双极板的制造技术,研究了聚氨酯软模成形工艺参数对纯钛薄板细微且密集的微流道结构成形质量的影响。方法 以0.1 mm的TA1纯钛作为实验材料,通过改变聚氨酯软模成形中设备压力、聚氨酯厚度和硬度进行成形实验,对比分析不同参数下微流道成形深度及壁厚分布的差异。结果 微流道成形深度随着设备压力、聚氨酯厚度和硬度的提升而增加,设备压力影响较大,当设备压力从10 MPa提升到50 MPa时,微流道深度从142.7 μm增加到348 μm。在聚氨酯软模成形中,微流道整体减薄最大的2个区域为上、下圆角区。当设备压力、聚氨酯厚度一致且深度达到预期深度时,硬度为75 Shore A的聚氨酯微流道平均壁厚减薄率为23.08%,而85 Shore A的聚氨酯微流道平均壁厚减薄率为9.84%。结论 通过对设备压力、聚氨酯硬度和厚度进行工艺参数调节,可有效抑制纯钛薄板的局部减薄,提高微流道的成形质量。
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  退火工艺对混晶态镁合金组织演变及力学性能的影响

  吴凤彪, 吕航, 刘欣燕, 宁方坤, 康小平, 贾伟涛

  精密成形工程. 2026, 18(2): 226-235. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.021

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  目的 针对宽幅AZ31镁合金轧板在多道次热轧过程中因道次间重复补温引发的晶粒细化-粗化交替现象及混晶组织形成问题,揭示混晶组织在退火过程中的动态演变规律,阐明其对微观组织与力学性能的调控机制,为实现终轧板材组织性能的精准调控提供理论基础。方法 基于含多尺度晶粒、剪切带及孪晶的混晶组织试样,系统研究其在不同退火温度（170~300 ℃）和保温时间（0.5~3 h）下的演变行为,以及对轧板力学性能的影响规律。结果 当退火温度超过200 ℃时,混晶组织得到显著改善,材料组织均匀性提高。晶粒尺寸随退火时间的延长呈现先减小后增大的特征性演变趋势,且退火温度升高会强化这一趋势。在170~300 ℃温度范围内,退火温度主导拉伸强度,而保温时间主要影响塑性。最大伸长率出现在250 ℃-2 h条件下,达24.5%,这归因于充分的再结晶形核和孪晶显著减少的共同作用。在相同退火温度下,硬度多在1 h保温处理后达到峰值,这种非线性演变源于晶粒等轴化转变与孪晶演化行为的竞争机制。结论 通过合理选择退火温度和时间,可改善组织均匀性并平衡强度与塑性,为宽幅AZ31镁合金轧板的退火工艺优化提供重要参考。
铜合金成形
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  冷轧对IGBT用无氧铜高温晶粒长大和覆铜烧结性能的影响

  刘媛, 林志霖, 许赪, 张青科, 宋振纶

  精密成形工程. 2026, 18(2): 236-247. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.022

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  目的 基于IGBT模块对覆铜板用无氧铜的高温晶粒组织结构提出的要求,研究冷轧变形对IGBT用无氧铜高温下晶粒长大和覆铜烧结性能的影响规律,为获得高温处理后尺寸可控且均匀的晶粒结构提供冷轧工艺参考。方法 利用金相和电子背散射衍射（EBSD）技术对不同冷轧变形量的无氧铜及其1 000 ℃高温处理后的组织结构进行表征,探讨晶界特征和晶粒取向与无氧铜高温下晶粒尺寸和分布的关系,并通过模拟覆铜烧结工艺考察不同冷轧变形量的无氧铜带和陶瓷板覆合烧结后的组织进而来考察覆铜烧结性能。结果 冷轧变形对无氧铜高温晶粒长大的影响主要通过亚结构、位错结构和晶粒取向的变化来体现。随着冷轧变形量的增加,高温保温后无氧铜的晶粒尺寸先升高再降低,尺寸分布逐步均匀。模拟覆铜烧结结果表明,随着冷轧变形量增大,无氧铜与陶瓷板的结合愈加紧密,晶粒尺寸愈加均匀。结论 当冷轧变形量大于13%时,晶粒长大形成竞争机制,随着变形量增加,晶粒平均尺寸变小,尺寸分布变均匀。57%轧制变形的样品经过模拟覆铜烧结后,获得了分布相对均匀且尺寸最小的晶粒组织。
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  合金化对高强高导Cu-Cr相形成与性能的影响机制研究进展

  商昱, 岑贵斌, 严学华, 吴继礼, 陆韬

  精密成形工程. 2026, 18(2): 248-258. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.023

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  高强高导铜合金作为轨道交通、电力传输与电子封装等领域的关键材料,其强度与导电性的协同优化是研究的核心挑战。Cu-Cr合金作为代表性材料,面临其强度与导电性难以兼顾的问题。本文系统综述了Cu-Cr合金成分设计与相形成规律的最新进展,重点探讨了多元合金化策略对微观结构与性能的调控机制。研究表明,Mg通过界面富集抑制析出相粗化并促进纳米Cr相异质形核;Si可以降低层错能,加速Cr析出并诱导孪晶强化;Zr可以细化晶粒但需解决熔炼氧化问题;Ti通过快速扩散形成贫Cr区,提升热稳定性;Ag能够优化枝晶形态但成本较高;Nb会与Cr形成高熔点Cr₂Nb相,显著增强合金强度与高温性能。此外,Mg与Si的协同作用可能引入Laves相（如Cu₂Mg、Mg₂Si）,为平衡强度与塑性提供新途径。本文结合固溶强化与析出强化等机制,分析了成分与析出相对力学性能与导电率的耦合影响,指出剧烈塑性变形虽能提升强度但会导致导电率显著下降,而纳米析出相（如Cr、Cu₄Sc）通过Orowan机制可在高导电性下实现强度突破。在此基础上,提出了以构建“成分-结构-性能”映射关系为核心的合金设计思路,并展望了基于新型析出相（如Laves相）和多尺度模拟方法的发展趋势,为高性能Cu-Cr基合金的设计提供理论支撑与技术参考,推动Cu-Cr合金在高温、电子封装及极端环境等领域的应用拓展。
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  固溶温度对Cu-3.4Ti合金组织和力学性能的影响

  杨韫熙, 强凤鸣, 王文, 张宇烨, 薛泽田, 马乾芝, 李云博, 刘一霖, 孙永亮, 王快社

  精密成形工程. 2026, 18(2): 259-265. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.024

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  目的 探究固溶温度对Cu-3.4Ti合金初生相的回溶行为以及组织演变与力学性能协同调控的影响规律,为Cu-Ti合金后续时效与成形工艺优化提供理论依据。方法 结合Cu-Ti合金相图,在800、850、900、950 ℃下进行固溶处理实验。采用X射线衍射仪（XRD）分析物相;通过金相显微镜（OM）进行金相分析,观察合金的晶粒形貌;利用配备有能量色散光谱仪（EDS）和电子背散射衍射（EBSD）的扫描电子显微镜（SEM）分析合金的成分和微观组织;通过室温拉伸实验测试合金的抗拉强度和延伸率。结果 当固溶温度为800~950 ℃时,锻态合金中的Cu₃Ti初生相基本回溶,显著提升了基体的过饱和度。随着温度的升高,合金晶粒逐渐长大,在950 ℃时出现晶界过烧及异常长大现象,组织稳定性下降。力学性能测试结果表明,随着温度的升高,抗拉强度先升高后降低,延伸率则持续下降。结论 固溶温度对锻态合金的组织特征、力学性能和加工成形性具有显著影响,经850 ℃固溶处理1 h后,Cu-3.4Ti合金表现出最佳的综合性能,抗拉强度达527.3 MPa,伸长率为51.1%,同时具有更好的加工成形性。
高温合金成形
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  定向凝固CM247LC镍基高温合金开裂行为研究

  刘满平, 宗周颖毅, 马辉, 陈昱林, 李好好, 赵国平, 孙少纯

  精密成形工程. 2026, 18(2): 266-274. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.025

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  目的 为探明镍基高温合金在使用过程中产生裂纹的原因,对定向凝固CM247LC合金中的晶界裂纹进行分析,研究合金元素的微观偏析及碳化物对开裂行为的影响。方法 利用光镜观察了铸态和热处理状态CM247LC合金的组织形貌,通过扫描电子显微镜分析了合金内部细小的γ/γ′共晶析出相和MC碳化物的分布情况,并得到了不同区域中元素的偏析情况。结果 定向凝固铸态CM247LC合金的横截面组织是树枝状,在枝晶间明显存在MC碳化物和γ/γ′共晶组织,合金在铸态下偏析比较严重。与热处理态相比,铸态下的晶界裂纹更宽,晶界裂纹的组织结构和形貌更清晰,晶界裂纹位置依然处在枝晶间区域。结论 由于MC碳化物与基体在弹性和热物性上不匹配,因此其界面区域易形成应力集中并诱发微裂纹;当MC碳化物在局部区域发生富集时,应力集中效应进一步增强,局部应力一旦超过材料的断裂强度,裂纹便会萌生并扩展,最终引起合金开裂。
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  GH3230合金板材热压成形工艺参数优化研究

  佀好学, 郎振乾, 滕俊飞, 张松, 李宏

  精密成形工程. 2026, 18(2): 275-281. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.02.026

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  目的 设计合理的成形工艺参数,有效控制回弹变形,以实现高温合金板材的高精度热压成形。方法 基于中心复合试验设计与有限元模拟技术,进行了GH3230合金板材热压成形过程的三维数值模拟,获得了其成形后的回弹规律与壁厚变化规律,基于响应面模型优化了成形工艺参数。结果 GH3230合金板材热压成形后的最大减薄和最大回弹区域均位于板材圆弧边缘;随着成形温度的升高和摩擦系数的增大,板材的最大回弹量逐渐减小;随着压下速度的增大,最大回弹量明显增大;工艺参数对GH3230合金板材壁厚的影响较小。建立了GH3230合金板材热压成形时的最大回弹量与最大减薄量随成形工艺参数变化的二阶响应面模型,基于该模型优化后的工艺参数如下：成形温度为937 ℃、摩擦系数为0.18、压下速度为1 mm/s,采用优化工艺参数成形的GH3230合金板材最大回弹量为0.33 mm,最大减薄量为0.053 mm,满足技术要求。结论 模拟获得的结果与理论模型计算值相接近,验证了响应面模型的准确性。