2026年, 第18卷, 第3期　
刊出日期：2026-03-10

  

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轻合金成形
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  退火温度对冷轧TA18CF管材性能和组织的影响

  沈艺菲, 包建兴, 刘蒙蒙, 李明佳, 张鹏飞, 马健凯, 赵恒章, 胥珊娜

  精密成形工程. 2026, 18(3): 1-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.001

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  目的 探究退火温度对冷轧TA18CF管材宏观力学性能与微观组织演变的影响,明确4种退火温度对管材室温拉伸性能、晶粒尺寸、再结晶及晶粒取向的影响规律,为制定和优化TA18CF管材的热处理工艺提供理论依据。方法 对2种冷轧变形量的TA18CF钛合金管材进行不同温度真空退火处理,试验温度分别为500、600、700、800 ℃,保温时间为90 min,采用室温拉伸试验测试管材力学性能,通过OM、SEM、EBSD表征管材拉伸断口形貌、微观组织及织构演变。结果 随着退火温度的升高,2种TA18CF冷轧管的强度逐渐下降,伸长率逐渐升高。在600 ℃和700 ℃退火温度下,ϕ31 mm×1.5 mm冷轧管的抗拉强度分别为853.2 MPa和818.4 MPa,伸长率分别为15.3%和18.5%;ϕ28 mm×0.9 mm冷轧管的抗拉强度分别为858.3 MPa和802.1 MPa,伸长率分别为10.2%和15.7%。随着退火温度的升高,2种冷轧管的再结晶程度增强,微观组织由拉长的变形组织转变为等轴的再结晶组织,且较大冷轧变形量的ϕ28 mm×0.9 mm冷轧管的再结晶程度高于ϕ31 mm×1.5 mm冷轧管。2种冷轧退火管在{0001}晶面上形成了基面ND织构、基面TD织构以及基面双峰织构,在$\{10 \overline{1} 0\}$晶面上形成了$\langle 10 \overline{1} 0\rangle$//RD基面双峰织构,且随着退火温度的升高,基面织构类型未发生明显转变,但管材的径向织构出现减弱趋势。结论 在600 ℃和700 ℃的退火温度下,2种TA18CF冷轧管均获得了较好的强塑性匹配,且能够在消除残余应力的同时,保持管材的径向织构。
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  室温多向锻造对Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金微观组织及硬度的影响

  马恒天, 王强, 杨勇彪, 薛勇, 董蓓蓓

  精密成形工程. 2026, 18(3): 17-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.002

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  目的 探明锻造次数对Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金硬度及微观组织的影响规律,揭示孪晶及位错演化的机理。方法 首先对挤压态Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金进行均匀化处理,然后在室温下进行不同变形道次（每道次单向压缩变形量为7.5%）的多向锻造实验;利用维氏硬度计分析不同变形道次对试样硬度的影响;利用OM光学显微镜和SU5000扫描电镜分析试样微观组织变化。结果 通过对试样硬度进行分析,可以发现,随着变形道次的增加,试样硬度可达100HV,较未变形试样提高了33%。通过对试样微观组织进行分析可以发现,试样在变形过程中主要产生$\{10 \overline{1} 2\} $拉伸孪晶,孪晶的相互作用促使晶粒破碎细化;织构强度呈现出先降低后升高的非单调变化趋势;几何必须位错（GND）密度不断增加,与硬度变化呈正相关。同时,试样在多向锻造过程中由于大量滑移系被激活开动,小角度晶界显著增加。此外,根据拉伸孪晶的变化规律提出3种特征孪晶演化模型,包括孪晶界的收缩与膨胀、合并与相交。结论 在室温下对Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金进行多向锻造实验,可有效利用孪生行为对Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金进行组织调控,改善其力学性能。
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  挤压速度对Mg-1.0Mn合金晶粒结构与织构的影响

  廖鸿歆, 彭鹏, 刘青, 朱利, 刘思然, 廖雪松, 杨华楠, 杜波, 陈远富

  精密成形工程. 2026, 18(3): 28-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.003

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  目的 基于镁合金塑性变形难度大的问题,明确挤压速度对镁合金变型材微观组织的影响规律,为高性能镁合金材料设计研发提供理论基础和实际案例。方法 采用不同的挤压速度对Mg-1.0Mn合金进行挤压,得到镁合金棒材;采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等微观组织检测方法对Mg-1.0Mn合金挤压后的组织进行观察,通过拉伸试验分析合金的力学性能演变规律,并利用施密特定律对不同组织状态的Mg-1.0Mn合金塑性变形机制进行分析。结果 挤压速度对Mg-1.0Mn合金的组织和力学性能有显著影响。在1 m/min的挤压速度下变形后,Mg-1.0Mn合金具有较细的晶粒结构,平均晶粒尺寸为1.5 μm;而在10 m/min的挤压速度下变形后,Mg-1.0Mn合金呈现出较大的晶粒结构,平均晶粒尺寸为2.2 μm。10 m/min挤压速度下的样品具有较弱的基面织构,最大极密度为5.559。挤压速度升高,可有效弱化基面织构,有效激活塑性变形过程中的基面滑移,提升加工硬化率和塑性伸长率。10 m/min挤压速度下的Mg-1.0Mn合金断裂伸长率高达52.9%。结论 在较低的挤压速度下可以获得较细的晶粒,其织构较强,力学性能表现为屈服强度高、塑性低;当挤压速度较高时,能够有效弱化基面织构,激活更多的基面滑移协调塑性应变,材料具有较好的加工硬化效果,表现出较高的塑性。
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  锻造-电弧增材混合制造7系铝合金热处理后组织及性能

  魏文逸

  精密成形工程. 2026, 18(3): 36-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.004

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  目的 为实现大型结构的快速制造,结合锻造和增材制造技术特点,提出锻造-电弧混合制造7系铝合金的方法,得到热处理对混合制造试样组织及性能的影响机理。方法 采用TIG电弧增材工艺制备7系铝合金锻造-电弧增材混合制造试样,结合SEM和EBSD等多种材料表征手段,研究T6热处理制度对混合制造试样微观组织及性能的影响机理。结果 试样结合区具有良好的冶金结合,缺陷满足射线I级要求。锻造区为细等轴组织,晶粒尺寸为15.20 μm;在热影响区内,晶粒组织呈现长大趋势,但仍以等轴晶为主,晶粒尺寸为23.40 μm;增材区为粗大等轴晶组织,晶粒尺寸为42.30 μm。经过T6热处理后,η相扩散至铝基体中,形成弥散分布的η'相。混合制造试样抗拉强度超过500 MPa,断后延伸率超过10%,增材区粗大的晶粒组织使其强度低于锻造基体强度,拉伸断裂均发生在增材区。结论 基于锻造-增材混合制造的高强铝合金具有优良的显微组织及力学性能,为铝合金航空框梁等高强铝合金结构的快速制造提供了理论基础。
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  热轧终轧温度对Al-Mg-Si合金微观组织和罗平形貌的影响

  孟祥臣, 于俊芃, 李延成, 麻慧琳, 徐志远, 徐扬帆

  精密成形工程. 2026, 18(3): 46-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.005

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  目的 针对T4P态Al-Mg-Si合金轧制板材在冲压成型后零件表面呈现罗平（Roping）纹缺陷问题,通过优化热轧终轧温度以改善Roping纹缺陷。方法 采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）及表面拓扑扫描表征手段,探究了热轧终轧温度对Al-Mg-Si合金板材微观组织、织构演变及Roping形貌的影响机制。结果 当热轧终轧温度为400 ℃时,热轧态板材基体中析出了大量的微米级Mg₂Si相,该析出相在后续固溶处理再结晶过程中作为异质形核核心,细化了T4P态板材的晶粒尺寸;但高的热轧终轧温度使热轧态板材具有较高体积分数的再结晶织构,其中Cube织构（{001}<100>）体积分数达11.57%,该织构通过遗传效应使T4P态板材中Cube织构体积分数增加至17.47%,加重了板材表面Roping纹缺陷。当热轧终轧温度降至300 ℃时,热轧态板材中Mg₂Si相析出量显著减少;低的热轧终轧温度有效抑制了热轧态板材的再结晶程度,削弱了Cube织构的遗传效应,使T4P态板材中Cube织构体积分数降低至6.84%,减轻了Roping纹缺陷。结论 将热轧终轧温度由400 ℃降低至300 ℃,有效降低了T4P态板材的Cube织构体积分数,改善了合金板材表面的Roping纹缺陷。
钢铁成形
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  13Cr14Co3NiMoCuNb氮化钢高温性能研究

  黄长钰, 韩顺, 厉鑫洋, 李雷雷, 庞学东, 王春旭, 厉勇

  精密成形工程. 2026, 18(3): 53-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.006

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  目的 探究耐蚀13Cr14Co3NiMoCuNb钢在高温环境下的力学性能与断裂行为,对其在高温环境下的服役可靠性进行评估。方法 通过在不同温度（26~500 ℃）下进行拉伸试验,并利用光学显微镜、扫描电镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）等手段对断口形貌与微观组织进行系统分析。结果 随温度升高,13Cr14Co3NiMoCuNb氮化钢的抗拉强度与屈服强度逐渐下降,而延伸率保持相对稳定;断口呈现韧性断裂特征,随温度升高,韧窝数量减少但尺寸增大,观察发现,拉伸断口纵向侧面出现分层裂纹,分层裂纹的出现有助于缓解应力集中并延缓失效;观察断口侧面EBSD发现,晶粒严重变形,小角晶界含量较高,位错反应剧烈,表明材料具有良好的强韧性匹配。结论 13Cr14Co3NiMoCuNb钢在高温下表现出良好的强韧性匹配,其强度下降主要受热激活位错运动控制,分层裂纹与亚结构的形成有助于延缓失效,材料具备适用于中高温服役环境的潜力。
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  辊弯用超高强钢各向异性及循环加载力学行为研究

  刘阳, 常颖, 李彦波, 耿晓勇, 王文彬, 高亚南, 李庆达, 刘代代, 刘永昌

  精密成形工程. 2026, 18(3): 64-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.007

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  目的 针对现有研究对辊弯用超高强钢横向（90°方向）复杂加载路径下力学行为认知不足的问题,系统研究了1180DP超高强钢在轧制方向（0°）、45°和横向（90°）的循环加载力学行为及其各向异性。方法 采用防屈曲控制夹具和MX100数据采集系统,通过单向拉伸及TCT（拉伸-压缩-拉伸）、CTC（压缩-拉伸-压缩）循环试验,结合Hollomon硬化模型、塑性各向异性系数和包辛格参数进行定量分析。结果 横向（90°方向）表现出显著的各向异性（34.88%）和包辛格效应,与轧制方向相比,其横向加工硬化率n和塑性应变比r更低,导致弯折能力弱化;超高强钢包辛格效应和拉伸-压缩不对称性随着预应变的增加而增加,CT路径的包辛格效应强于TC路径的包辛格效应,且90°方向（CT）和45°方向（TC）的效应更为显著;CT路径下高强钢的软化行为突出,材料永久软化,而TC路径反向压缩分支硬化能力增强。结论 本研究填补了超高强钢横向变形机制理论上的不足,为高强钢辊弯工艺参数优化提供了理论依据,有助于提升复杂构件的成形精度。
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  考虑各向异性屈服弹塑性的DP980高强钢板冲压回弹仿真研究

  靳丁帅男, 黄文雄, 黄丹

  精密成形工程. 2026, 18(3): 74-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.008

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  目的 针对传统本构模型难以准确预测高强钢冷成形过程中的回弹效应问题,研究考虑各向异性的新型本构模型以提升高强钢零件回弹预测精度。方法 针对DP980高强钢板材存在的明显各向异性行为,基于Hill48、Yld2000-2d、Yld2004-18p各向异性屈服准则与Yoshida-Uemori（Y-U）强化模型,分别建立了考虑各向异性的弹塑性本构模型。使用ABAQUS软件建立了U形件板材冲压回弹有限元模型,分析了不同本构模型对DP980高强钢板U形件冲压回弹预测的影响规律,并与实验数据进行对比。结果 Yld2004-18p三维应力各向异性屈服准则对DP980高强钢板U形冲压回弹的预测精度高于其他屈服准则,预测轮廓与实验结果最为相似。当同时使用考虑弹性模量衰减的Y-U强化模型与Yld2004-18p屈服准则时,回弹预测精度最高,对回弹角θ₁、θ₂和侧壁曲率半径ρ的预测误差分别仅为1.62%、1.2%和2.18%。结论 本研究验证了建立的各向异性弹塑性本构模型在DP980高强钢板冲压回弹仿真中的适用性。结果表明,该模型有效提升了回弹预测精度,丰富了先进高强钢本构建模的选择。
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  HC590钢板的各向异性硬化：试验与分析模型

  汪前进, 田小娟, 周灿, 曲振森, Ashiq Iqbal Chowdhury, 赵亚鹏, 闫伟, 娄燕山

  精密成形工程. 2026, 18(3): 82-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.009

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  目的 准确预测HC590钢板的各向异性硬化行为,重点探究不同加载方向对其屈服应力及塑性变形的影响,并验证Chen-CQN屈服函数在预测硬化行为中的优越性。方法 采用试验与数值分析相结合的方法,首先沿3种不同方向对HC590钢板进行了单轴拉伸试验和胀形试验,获取其硬化行为数据,其次分析了加载方向对材料强度和塑性变形各向异性行为的影响。基于试验数据,采用二分类技术对比了3种屈服函数模型（Chen-CQN、Yld2000-2d和Stoughton-Yoon 2009）在预测HC590钢板硬化行为中的表现,最后通过数值模拟验证了Chen-CQN模型在不同加载方向下的屈服应力预测精度。结果 试验结果表明,加载方向显著影响了HC590钢板的强度和塑性变形行为,表现出明显的各向异性特性。在单轴拉伸和胀形试验中,不同加载方向下的屈服应力和硬化曲线存在显著差异。数值分析结果表明,Chen-CQN模型在预测HC590钢板的硬化行为方面优于其他2个模型。试验硬化试验结果进一步验证了Chen-CQN函数的精确性和灵活性,其预测值与试验值的偏差在2.1%以内,表明该模型能够准确表征HC590钢的屈服面变化。综上,加载方向对HC590钢板强度和塑性变形行为有显著影响,而Chen-CQN屈服函数在预测其硬化行为方面表现出优越性。结论 硬化试验结果进一步证实了Chen-CQN函数的准确性和灵活性。因此,Chen-CQN模型为HC590钢板的工程应用提供了可靠的材料模型,能够显著提高Chen-CQN模型在复杂加载条件下的仿真精度和预测能力。这一研究为各向异性材料的硬化行为建模提供了重要的理论支持和试验依据。
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  烧结压力对FeCu30合金组织和性能的影响

  彭银利, 贾振豫, 李梅, 解芳, 朱新娟

  精密成形工程. 2026, 18(3): 91-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.010

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  目的 为了获得高性能Fe-Cu合金胎体,探究了热压烧结过程中机械压力对预合金粉烧结块体组织的影响及性能的变化规律。方法 以FeCu30预合金粉为原料,采用真空热压烧结技术,在不同烧结压力（18、25、32 MPa）下制备了FeCu30合金块体,运用X射线衍射仪（XRD）、共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、拉伸机和摩擦磨损试验机等多种表征设备,对合金的微观组织形貌、物相组成、抗压强度和磨损性能进行了分析。结果 在18、25、32 MPa烧结压力下,合金块体组织整体均一,由富Cu相和富Fe基体相组成。其中,三者内部的孔隙数量随烧结压力的升高而增多,但尺寸分布范围变窄,孔隙平均尺寸分别为2.25、1.82、1.37 μm,致密度分别为97.5%、99.3%和99.7%,维氏硬度分别为210.7HV0.5、229.4HV0.5和237.0HV0.5,抗压强度分别为706.0、671.4、607.7 MPa,屈服极限分别为473.6、469.2、492.0 MPa,平均摩擦因数分别为0.79、0.74、0.73。结论 随着烧结压力（18、25、32 MPa）的升高,材料的致密度和硬度不断增加,抗压强度不断减小,屈服极限先降低后升高,但耐磨性能逐渐增强。
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  电镀锌高强钢冲压成形关键因素研究与改善

  陈明, 董蓓, 彭周, 魏星

  精密成形工程. 2026, 18(3): 98-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.011

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  目的 探寻某车型立柱加强板使用的电镀锌双相钢HC340/590DPE+Z在冲压成形时频繁发生拉延开裂的原因,以更好地实现电镀锌高强钢在车身结构件上的应用。方法 应用德国ZWICK公司的Z050拉伸试验机、日本奥林巴斯公司的OLYMPUS GX71金相显微镜、晶格畸变分析仪LDA-30,分别进行原材料的力学性能、微观组织及摩擦系数测试,并且采用Autoform R8商业化冲压成形分析软件开展多工艺参数冲压仿真,寻找零件冲压出现拉延开裂的主控因素。结果 经过多因素综合分析发现,较高的表面摩擦系数为冲压过程中拉延开裂的主控因素（当表面摩擦系数高于0.16时,开裂风险显著增大）,原材料屈服强度和加工硬化指数（n值）等力学性能是零件拉延开裂的次要因素。结论 优化电镀锌工艺参数使摩擦系数由0.213降至0.16以下,实际冲压工序不再出现开裂。该研究为显著提高高强钢电镀锌工艺优化与冲压应用提供了理论依据和工艺指导。
先进连接技术
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  弧长修正系数对5052铝合金CMT焊接焊缝成形和金相显微组织的影响

  许祥霖, 刘杰, 李天庆

  精密成形工程. 2026, 18(3): 105-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.012

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  目的 定量揭示弧长修正系数对5052铝合金焊缝表面形貌、截面几何特征以及焊缝区、热影响区微观组织的具体影响规律,为实现CMT焊接质量与接头组织的精确调控提供理论依据。方法 采用机器人自动化CMT焊接平台,在固定焊接电流（125 A）、电压（19.2 V）和速度（90 cm/min）的条件下,唯一改变弧长修正系数（-25%~+25%）,制备系列焊接接头。通过宏观拍照记录焊缝表面形貌;利用体视显微镜测量焊缝截面的熔深、熔宽及余高;结合金相显微镜系统观察与分析焊缝中心等轴晶、热影响区宽度及柱状晶宽度的变化。结果 当弧长修正系数为正值时,焊缝表面鱼鳞纹均匀、成形质量优,当弧长修正系数为负值时,出现飞溅与氧化现象,成形质量下降;ALCF对熔深影响显著,负值区熔深更大,当ALCF为-10%时,熔深最大,较熔深最小值增加了86.8%;熔宽变化相对平缓,最大增幅为12.9%;随ALCF从0%增至25%,焊缝中心等轴晶平均尺寸由102.8 μm减小至90.5 μm;热影响区平均宽度最大变化幅度为279.8 μm;柱状晶平均宽度最大变化幅度为341.9 μm。结论 调整弧长修正系数可以调节电弧长度与稳定性,可以有效改变焊接热输入及其分布,从而成为调控CMT铝合金焊缝宏观成形与微观组织的重要手段。研究证实,增大正弧长修正系数可细化焊缝中心等轴晶、缩小热影响区范围,但会导致熔深减小并可能促使柱状晶粗化。本研究有望为不同性能需求（如深熔透、优表面或细晶组织）的CMT焊接工艺精确设计提供理论指导和基础数据。
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  电子束流对1J22/1Cr18Ni9Ti异种金属电子束焊接接头组织性能的影响

  熊梧尧, 臧义虎, 喻岚, 唐华, 谢吉林

  精密成形工程. 2026, 18(3): 115-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.013

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  目的 研究采用电子束焊接技术焊接1J22/1Cr18Ni9Ti异种金属时电子束流对焊接接头组织性能的影响规律。方法 采用电子束焊接技术焊接了1J22软磁合金和1Cr18Ni9Ti不锈钢异种金属,并采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）等组织分析手段和力学性能测试方法研究了电子束流对1J22软磁合金和1Cr18Ni9Ti不锈钢异种金属电子束焊接接头组织和性能的影响。结果 在所有选择的电子束流下,均获得了焊缝成形优良、无裂纹、无气孔等焊接缺陷的异种金属焊接接头。异种金属焊缝的凝固模式为FA模式,在该凝固模式下,合金初生δ相组织为骨架状,能够有效抑制γ相枝晶的生长,起到细化晶粒、减少元素偏析的作用。力学性能测试结果表明,束流13 mA为最优参数,异种金属焊接接头抗拉强度和延伸率分别为839 MPa和11.1%,达到1Cr18Ni9Ti母材的121.3%和13.6%。结论 1J22软磁合金和1Cr18Ni9Ti不锈钢异种金属具有较好的电子束焊接工艺适应性,采用成本较低的不锈钢替代部分1J22软磁合金在制造工艺上具有可行性。
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  激光与缆式焊丝电弧复合焊工艺性能及腐蚀行为研究

  杨志东, 徐锴, 何鹏, 陈云涛, 王相龙, 胥国祥, 张永顺

  精密成形工程. 2026, 18(3): 125-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.014

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  目的 采用激光与缆式焊丝（ER50-6）电弧复合焊对A36中厚板进行了激光-缆式焊丝电弧复合焊接,研究焊接工艺对接头组织和性能的影响以及腐蚀行为规律。方法 首先,采用激光与缆式焊丝电弧复合焊的方法进行对接试板焊接实验,其次,对比分析焊接接头的焊缝形貌、力学性能、显微组织;最后进行焊接接头电化学腐蚀试验。结果 激光与缆式焊丝电弧复合焊焊缝成形良好,焊接接头拉伸断裂位置在母材,焊缝平均抗拉强度为516 MPa,接头硬度值小于350HV,符合标准要求;焊接接头焊缝区、热影响区显微组织由铁素体、粒状贝氏体和马氏体组成;激光与缆式焊丝电弧复合焊接头耐腐蚀性优于激光-电弧复合焊的耐腐蚀性,母材自腐蚀电位低于焊缝的自腐蚀电位;随着NaCl质量分数的增大,自腐蚀电位向负方向移动,自腐蚀电流密度上升,焊缝容抗弧半径大于母材且随质量分数的增加而减小。结论 激光与缆式焊丝电弧复合焊焊接接头组织和性能以及腐蚀行为与激光和单丝电弧复合焊的规律一致,该方法可以为中厚板应用提供理论基础。
增材制造
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  AlSi10Mg合金选区激光熔化成形过程介观尺度数值模拟与实验验证

  阎志强, 刘元康, 吕景祥

  精密成形工程. 2026, 18(3): 134-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.015

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  目的 从宏观工艺配置角度探究介观尺度下单道与多道仿真模型的温度特征、表面特征以及缺陷特征,进而通过建立“工艺配置-物理特征-缺陷演变”三元映射模型,为轨迹缺陷的有效调控提供理论支持。方法 首先采用预实验结合有限体积法建立并校正介观尺度高保真数值模型,并以激光功率、扫描速度以及扫描间距为变量设计仿真与实验方案,进而探究单、多道零件成形过程中熔池特征、温度演化、表面形貌及其形成相关缺陷的演变规律。结果 熔池在成形过程中出现圆形-椭圆形-彗星状的演变倾向;在多道成形中,先前打印层对周围粉末床的预热作用可将后续打印中熔池寿命从132.3 µs显著提升至174.3 µs,进而提高成形稳定性;不同激光功率P、扫描速度v和扫描间距m配置下的成形轨迹存在较大差异,在线能量密度150~ 350 J/m范围内,熔池宽度与线能量密度间表现出正相关;在P=320 W、v=1.05 m/s,m=70 µm的参数组合下,轨迹上表面表现出理想形貌。结论 通过对熔道和熔池表面形貌进行观察分析,发现该数值模拟模型与实验结果相吻合。此外,不同工艺参数的配置直接影响了热输入的分布,进而影响了熔池动力学行为,因此,合理优化工艺参数配置,可以在提高成形精度的同时,改善表面质量、减少缺陷,确保最终产品的性能和可靠性。
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  SLM参数对Haynes 230合金成形质量的影响

  韩金超, 张莹, 王长河, 黄鸶涵, 张子恒, 江金诚, 张倚

  精密成形工程. 2026, 18(3): 146-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.016

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  目的 研究激光功率、扫描速度、扫描间距对SLM成形镍基高温合金Haynes 230成形质量的影响规律。方法 通过将激光功率、扫描速度、扫描间距3个工艺参数的不同水平进行组合,确定了27组SLM工艺方案,并分别进行了SLM成形试验,然后根据阿基米德原理测量各试样的致密度,采用扫描电子显微镜观察各试样的微观组织和缺陷类型,分析缺陷形成机理,探究致密度和缺陷随工艺参数的变化规律,确定SLM成形Haynes 230合金的最佳工艺参数。结果 当激光功率为155 W、扫描速度为700 mm/s、扫描间距为90 μm时,合金的致密度达到最高,为99.9%,此时组织结构最均匀,连接最致密。结论 当激光功率过低、扫描速度过大时,易形成未熔合的孔洞缺陷;扫描速度与扫描间距都会影响熔池宽度与深度,也会影响液相与粉末、沉积层与层之间的熔接,较大的内应力梯度甚至会导致裂痕等缺陷。
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  大尺寸柱面多枪协同熔覆轨迹规划研究

  徐柳铭, 刘杰, 孔祥力, 嵇东雷, 肖安冬, 成传诗

  精密成形工程. 2026, 18(3): 156-164. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.017

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  目的 针对电弧增材制造在大尺寸圆柱零件表面熔覆中因采用单一焊枪、顺序打印路径而导致的热积聚严重、残余应力大等问题,研究多焊枪协同轨迹规划策略。方法 首先设计了一种中心回转轴+四焊枪（环向间隔90°）的多枪协同电弧增材制造系统,系统主要有3种运动方式：回转轴带动焊枪统一旋转;焊枪沿径向朝着或远离回转中心运动;焊枪上下运动。其次,构建了打印轨迹的空间-时间均布指标体系,并基于模拟退火算法提出了近似全局最优轨迹打印顺序规划方法,以均衡打印过程中的温度场和应力场分布。再次,通过有限元生死单元技术对打印过程进行了热-力耦合仿真,对比分析了3种轨迹策略（顺序打印、交叉打印、优化顺序）的温度场、应力场。最后,基于机器人电弧增材平台进行了柱面熔覆实验。结果 3种轨迹策略的仿真结果表明,采用本算法优化后的打印顺序,可以得到最优的温度场和应力场,相比于按照高度由低向高的传统顺序打印,可使峰值温度和峰值应力分别降低19%、18%,验证了算法的有效性。对熔覆实验件的拉伸强度、尺寸精度、金相组织进行了测试,均取得了较好的结果。结论 采用本文提出的轨迹顺序优化策略能够显著降低打印过程中的最大温度和热应力,且得到良好的成形性能和精度,为多枪柱面增材熔覆的轨迹规划提供一定的参考。
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  热处理对CMT再制造15-5PH组织及力学性能的影响

  郭龙龙, 刘浩然, 张杰, 吉效科, 王仕强, 张衡, 陶桂红, 黄建喜

  精密成形工程. 2026, 18(3): 165-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.018

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  目的 针对15-5PH钢零件再制造后性能调控缺乏试验和数据支撑的问题,研究热处理温度对15-5PH熔覆层微观组织及力学性能的影响。方法 利用冷金属过渡（Cold Metal Transfer,CMT）工艺制备了连续、平整、无宏观缺陷的熔覆层,并采用不同温度对熔覆层进行了热处理。利用光学显微镜、XRD、SEM和EDS等手段分析了熔覆层的微观组织、物相组成,通过拉伸试验、剪切试验测试了熔覆层力学性能。结果 焊态熔覆层主要由马氏体、铁素体、球状碳化物构成,不同区域的马氏体、铁素体形态有显著差异。随热处理温度的升高,焊道中间区域微观组织差异逐渐减小,尺寸有增加的趋势,经580 ℃、620 ℃热处理后,马氏体晶界上生成白色块状逆转变奥氏体,而且逆转变奥氏体含量和尺寸随温度的升高逐渐增加。此外,经450 ℃热处理后,熔覆层的屈服强度、抗拉强度、剪切强度达到最高,分别为1 251、1 318、674.9 MPa,伸长率仅为3.6%;当温度高于450 ℃时,随温度的升高,屈服强度、抗拉强度、剪切强度逐渐降低,伸长率增加。结论 探明了热处理温度对再制造15-5PH熔覆层组织和性能的影响规律,为再制造15-5PH零件的热处理提供了依据。
复合材料成形
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  活性剂对SiCp/6061Al复合材料激光焊接接头组织与力学性能的影响

  孙宇玄, 李普博, 周海, 张永强, 吴斌涛

  精密成形工程. 2026, 18(3): 173-183. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.019

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  目的 针对SiCp/6061Al复合材料激光焊接中易出现气孔、裂纹及脆性Al₄C₃相等问题,研究了多组分活性剂（Cr₂O₃, Na₃AlF₆, Si）对焊接接头形貌与力学性能的影响。方法 通过设计不同组分的活性剂,并将其涂覆于对接接头上表面,在相同工艺参数下进行激光焊接实验,并对焊缝组织及力学性能进行表征。结果 相较于单组分Cr₂O₃活性剂,双组分活性剂实验结果初步显示,其各成分间存在协同效应,对焊缝宏观形貌、微观组织以及接头力学性能产生显著影响。Cr₂O₃-Na₃AlF₆-Si三组分活性剂能产生最佳协同效应：显著降低焊缝气孔率;抑制有害相Al₄C₃生成长大,调控平均尺寸（5~20 μm）;提升接头抗拉强度（110.6 MPa→160.5 MPa）。同时,活性剂共同作用优化了焊接热过程与熔池动力学,促进了从等轴晶区到Al₄C₃富集区的连续梯度组织形成,并抑制了硬脆相Mg₂Si在晶界的连续网状析出。结论 预置多组分活性剂涂层工艺是提升SiCp/Al复合材料激光焊接质量的有效方式。
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  基于随机森林和梯度提升树的双金属复合管材弯曲壁厚减薄率预测模型研究

  朱英霞, 元琛, 王磊, 陈炜, 许江平

  精密成形工程. 2026, 18(3): 184-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.020

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  目的 通过机器学习方法构建工艺参数与壁厚减薄率之间的映射关系,建立弯管壁厚减薄率高精度预测模型,为缺陷的有效预测提供数据驱动解决方案。方法 首先,以直径、弯曲程度等6项工艺参数为变量设计仿真方案,并进行实验验证,建立数据库来源。其次,分别建立随机森林（Random Forest,RF）与梯度提升回归树（Gradient Boosting Regression Tree,GBRT）2种机器学习模型。最后,对比分析训练样本量（N=100~808）对2种机器模型泛化性能的影响规律。结果 在中等样本量（N=400）下,2种机器模型的预测性能达到最优。其中,GBRT模型测试集决定系数（R²）高达0.976 9,方差贡献率（VAF）为97.69%,均方根误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）分别低至0.347 0和0.175 9,所有性能指标均显著优于同等条件下的RF模型的性能指标（R²=0.922 9,VAF=92.36,RMSE=0.633 5,MAE=0.363 8）。当样本量超过400后,2种机器模型均出现预测性能饱和甚至衰减的趋势。采用训练区间之外的工艺参数进行GBRT模型预测精度验证,发现其平均预测误差小于7%。结论 构建的GBRT预测模型能够高精度、高效率地映射双金属复合管弯曲工艺参数与壁厚减薄率之间的复杂非线性关系,验证了机器学习方法在该领域替代或辅助传统有限元分析的可行性。
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  高性能铝基复合材料制备工艺与性能调控研究进展

  刘风坤, 龙绍檑, 桂琴, 潘胜善, 罗相兰, 张文旭

  精密成形工程. 2026, 18(3): 194-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.021

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  铝基复合材料（Aluminum Matrix Composites, AMCs）因其轻质高强、可设计性强等特性,在航空航天、汽车制造及电子信息等高端装备领域展现出不可替代的应用潜力。然而,传统制备技术如粉末冶金与搅拌铸造仍面临增强相分散不均、界面结合弱及成本高等问题,难以满足极端工况对材料综合性能的严苛需求。本文系统综述了AMCs在制备工艺、性能优化与界面调控等领域的最新研究进展：一方面,传统方法持续改进,增材制造、喷射沉积与原位合成等新兴技术则通过精准调控增强相分布及界面反应动力学,推动界面结合机制从机械互锁向原子级键合跃升;另一方面,大量研究揭示了增强相含量、尺寸及分布对力学性能的非线性协同规律,实验结合多尺度建模明确了位错钉扎、载荷传递效率及粒子激发动态再结晶等强化机制的贡献权重。此外,界面工程已由宏观扩散层调控延伸至亚埃级反应产物控制,适度结合界面正成为突破强度-韧性倒置矛盾的关键设计准则。尽管如此,制备成本居高不下、界面长效稳定性不足,以及大尺寸构件塑性加工困难,仍是制约AMCs规模化应用的关键难题。未来研究亟须突破低成本短流程粉末冶金、界面智能改性及增材制造工艺-组织-性能一体化调控,以推动铝基复合材料向高性能、多功能与绿色制备方向跨越发展。
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  MoS₂与有序取向CNTs协同增强环氧复合材料边界润滑特性研究

  王进, 雷文星, 张雅君, 仝哲

  精密成形工程. 2026, 18(3): 210-219. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.022

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  目的 探究有序取向CNTs与MoS₂协同增强环氧复合材料在边界润滑条件下的摩擦学性能以及摩擦、磨损机制。方法 通过对比纯环氧树脂、CNTs随机分布以及CNTs轴向平行、垂直于滑动方向的复合材料,系统分析了环氧复合材料在室温与高温（80 ℃）边界润滑状态下的摩擦、磨损特性。采用UMT-2摩擦试验机、SEM、三维轮廓仪及有限元分析,揭示了温度对取向复合材料边界润滑特性的影响规律与潜在的作用机制。结果 在边界润滑条件下,复合材料表现出优异的润滑特性（摩擦系数均低于0.1）,且CNTs取向显著影响界面摩擦学行为,当滑动方向垂直于CNTs轴向时,材料展现出最优综合性能,与纯环氧相比,其室温摩擦系数（0.06）降低了48%,磨痕宽度减小了35%。这主要归结为垂直取向的CNTs通过应力梯度优化提升了复合材料的承载能力,同时协同MoS₂纳米片在配副表面形成连续润滑膜,抑制了犁沟磨损。在高温（80 ℃）环境下,润滑油成膜能力增强及添加剂活性提升,使摩擦系数进一步降至0.05、复合材料磨损量减少。结论 当CNTs轴向垂直于滑动方向时,可优化载荷与基体应力分布,抑制表面犁沟和裂纹扩展,且有利于滑动界面温度的传导。同时CNTs与MoS₂对环氧复合材料边界润滑行为具有协同强化作用,为极端工况下高性能聚合物基耐磨材料的设计提供了理论指导。
先进制造技术与装备
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  水电装备核心部件表面强化技术研究进展

  常嘉硕, 王星星, 张雷, 土比木乃, 温暖, 于小四, 康聪芳, 石如星, 王帅, 孙华为, 葛新峰, 李贵勋, 陈小明, 张自超

  精密成形工程. 2026, 18(3): 220-238. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.023

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  水力发电作为重要的清洁可再生能源,在我国能源结构转型中发挥关键作用。水电装备核心过流部件长期面临空蚀与泥沙冲蚀的耦合损伤,严重影响了水电机组效率与服役寿命。利用表面材料强化技术在部件表面制备高性能涂层,可显著提升其耐空蚀、抗冲蚀能力,成为水电装备延寿增效的有效途径。本文综述了激光熔覆、超音速火焰喷涂、爆炸喷涂、等离子喷涂、冷喷涂、微波熔覆、热等静压、搅拌摩擦加工等多种表面强化技术的最新研究进展,系统总结了各类技术的涂层体系、强化机制与适用工况。未来研究应聚焦于过流部件用多尺度结构涂层设计、损伤机理与寿命预测及涂层智能设计与选型,以推动水电装备表面工程向更高效、高可靠和智能化方向发展。
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  纵向交变磁场对电弧形态的影响

  杨晨, 郭春富, 余陈, 赵运强, Volodymyr Korzhyk, 刘松涛

  精密成形工程. 2026, 18(3): 239-250. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.024

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  目的 揭示外加纵向交变磁场对CMT升压阶段电弧形态的影响。方法 以铝合金为基板对焊接电弧进行数值模拟,对使用高速摄影机拍摄的电弧与模拟结果进行对比验证。结果 施加磁场后,电弧形态从圆锥形变为钟罩形,电弧会周期性地向y轴正负半轴偏转。电流密度与电势分布会随着电弧形态的变化而变化。电弧最高温度约为18 000 K,电流密度与电势最高值约为1.5×10⁸ A/m²与18 V。磁场会影响电弧中的电流密度与电势值,洛伦兹力会随着磁感应强度的增加而增加。施加磁场后,电弧等离子体受到洛伦兹力的影响,其运动轨迹变为螺旋形,弧长有所增加,导致电势增加。在交变磁场的作用下,带电粒子受力状态时刻发生变化,致使电弧偏转与发散。模拟的电弧形态与实验结果相吻合,电弧面积与模拟值平均相对误差为8.82%。在90 Hz时,焊缝成形良好,气孔数量最小。结论 在磁场的作用下,电弧形态从圆锥形变为钟罩形,带电粒子运动轨迹变为螺旋形,弧长有一定的增加,导致电势增加。在90 Hz时,电弧形态稳定,焊缝成形良好,气孔较少。
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  基于COPRA的地铁列车波纹板辊弯成型工艺设计与仿真研究

  高玉侠, 刘宁, 章智敏, 金思宇, 孙军

  精密成形工程. 2026, 18(3): 251-260. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.03.025

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  目的 为消除波纹板在辊弯成型过程中产生的波纹缺陷,对地铁波纹板在冷弯成型时常出现的残余内应力和边部波浪等问题进行了深入研究。方法 采用弹塑性变形理论并结合专业软件COPRA,建立符合生产标准的宽幅波纹板辊弯成型有限元模型,考虑材料的力学性能和实际工艺影响因素,通过对各道次成型过程的有限元仿真,提前预测成型过程中可能出现的问题,并通过调整工艺参数和优化轧辊设计进行改进。结果 仿真分析结果表明,7、8、11、12、15和16区域的应力应变值均超出了材料极限,导致板带局部应力过大,引发了材料的拉伸塑性变形,基于DTM分析结果,对6个道次的成型角度进行了重新分配,板材初始厚度为0.6 mm,经过16道次的辊压成型,弯角处的板材经历了减薄,最薄处的板厚达到了0.517 mm,减薄率为13.83%,在板材厚度减薄的工程允许范围内。通过安全系数定量分析可知,应变安全系数达到2.39,应力安全系数为1.26,验证了工艺设计的安全性。仿真预测与生产验证的关键指标相对误差均小于10%,表明仿真模型具有良好的预测精度。结论 通过对轧辊进行优化设计,并采用模具调试分析与解决策略,在冷弯成型机组上进行了生产验证,成功解决了地铁辊弯成型过程中宽幅波纹板的质量缺陷问题。该研究方法为辊弯成型提供了科学指导,不仅为宽幅波纹板的工艺设计提供了可靠依据,还为类似产品的工艺优化提供了宝贵参考。