2026年, 第18卷, 第4期　
刊出日期：2026-04-10

  

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轻合金成形
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  挤压速率对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金LPSO相演变及动态再结晶的影响

  杜泽龙, 张至柔, 郭恩宇, 王同敏

  精密成形工程. 2026, 18(4): 1-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.001

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  目的 针对高强镁合金成形性差的难题,通过调控挤压速率以优化Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的微观组织与力学性能,为高塑性镁合金的热加工提供新的理论依据。方法 以Mg-9.5Gd-3Y-2Zn-0.3Zr合金为研究对象,在挤压速率分别为0.1 mm/s和1 mm/s条件下进行热挤压实验。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、背散射电子衍射技术和透射电子显微技术等手段系统表征显微组织演变、第二相分布、动态再结晶行为及织构特征,并通过室温拉伸实验分析力学性能变化规律。结果 挤压后,显微组织由拉长的变形晶粒与动态再结晶晶粒组成。第二相沿晶界呈拉长形态分布,晶粒内部则动态析出片层状LPSO相,且其弯曲变形程度随挤压速率的提高显著加剧。随挤压速率的提高,动态再结晶体积分数增加,导致合金强度显著下降,延伸率仅小幅提升。结论 提高挤压速率虽在一定程度上提高了塑性,但会导致强度明显降低,反而不利于合金综合力学性能。挤压速率通过影响动态再结晶程度与织构特征,显著调控了合金的强塑性匹配。因此,合理选择挤压速率,是优化该镁合金强塑性平衡的关键工艺路径。
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  Ti6554钛合金低温力学性能及机器学习预测模型

  刘传焜, 曲周德, 武川

  精密成形工程. 2026, 18(4): 11-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.002

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  目的 研究Ti6554钛合金在低温环境下的力学行为及组织演变,揭示温度对其力学性能的影响机制。方法 利用液氮结合拉伸实验获取载荷-位移曲线,并通过真应力-真应变分析、断口观察、加工硬化率测定及EBSD表征进行深入分析,同时构建了支持向量回归-粒子群优化算法模型（PSO-SVR）和EBP神经网络预测模型。结果 随着温度降低,合金应力显著升高,孪晶与位错的交互作用强化了屈服强度但导致延伸率下降,在0~-180 ℃区间内,断裂方式由韧性断裂逐渐转变为韧脆性混合断裂。模型精度评估结果表明,PSO-SVR模型最优R²为0.94,RMSE平均值为11.12 MPa,MAE平均值达到9.024 MPa;EBP模型最优R²高达0.98,RMSE的平均值为4.01 MPa,MAE平均值为2.067 MPa,展现的性能更优。结论 低温显著提升了材料的屈服强度与抗拉强度,其根本原因在于原子间结合力增强,导致位错滑移需克服的晶格摩擦阻力更高,同时原子热运动减弱,使位错难以获得足够能量克服障碍。然而,这种强化伴随塑性下降、延伸率降低。随着拉伸温度从0 ℃降低至-180 ℃,合金的主导断裂机制由韧性断裂转变为韧脆性混合断裂。EBP神经网络预测模型预测精度显著优于支持向量回归-粒子群优化算法模型（PSO-SVR）的预测精度。
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  直壁筋板异形Al-Mg-Zn合金线夹成形工艺优化

  胡宁, 张治民, 任贤魏, 李智勇

  精密成形工程. 2026, 18(4): 24-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.003

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  目的 针对目前某种通过开式模锻制备的直壁筋板异形铝合金线夹成形飞边严重、材料利用率低的问题,设计了一种带有闭式型腔结构的成形模具,优化得到与终锻模腔相匹配的预锻件几何参数,实现了该线夹的精确模锻成形。方法 针对两种成形工艺,在Deform-3D中进行有限元模拟,通过优化预锻件的形状和尺寸,确定了合适的模具结构及预锻件几何参数,进一步通过正交实验,研究了成形温度与应变速率对成形载荷及应变分布的影响,得到了适合该铝合金线夹的成形工艺参数。最后,通过试验验证了该成形方案的可行性。结果 通过模拟分析确定了适合直壁筋板异形铝合金线夹的预锻件形状、尺寸以及成形模具,并通过正交实验优化得到该直壁筋板异形铝合金线夹的较优成形工艺参数为成形温度450 ℃、挤压速度1 mm/s,解决了该线夹成形飞边多、最高的直壁填充不饱满的难题,与采用开式模锻的预锻件最终成形件相比,闭式模锻的材料利用率提高了31.39%,成形飞边面积减少了69.9%,成形载荷降低了56.73%。结论 有限元模拟优化结果表明,与开式模锻工艺相比,采用闭式模锻工艺制备的直壁筋板异形铝合金线夹,不仅材料利用率更高,加工余量面积更小,而且填充饱满,成形载荷更低。在1 600 t压力机上成形了该直壁筋板异形铝合金线夹,其尺寸满足生产实际需求。
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  高温氧化处理对Mg-Nd合金腐蚀性能的影响

  夏守鑫, 岳思宇, 王丽, 龙家宝, 王庆航

  精密成形工程. 2026, 18(4): 33-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.004

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  目的 研究不同Nd含量的铸态Mg-xNd合金（x=1.1%、5.5%、9.9%,质量分数,下同）及高温氧化态Mg-xNd合金在3.5%（质量分数）NaCl溶液中的腐蚀行为与耐蚀性能。方法 利用析氢法和电化学法对比分析合金试样的腐蚀性能。通过X射线衍射仪获取合金试样的相组成。采用扫描电子显微镜观察合金试样腐蚀前后的微观形貌特征。通过激光共聚焦显微镜分析合金试样去腐蚀产物后的腐蚀深度。结果 在铸态和高温氧化处理条件下,随着Nd元素含量的增加,合金试样的腐蚀速率均呈现递增趋势。尤其在高Nd含量铸态合金中,Mg₁₂Nd相和镁基体产生严重的电偶腐蚀,极大程度地降低了合金试样的耐蚀性能。但是,经过高温氧化处理的样品表面形成了致密的Nd₂O₃/MgO复合保护膜,进一步隔绝了Cl^-对镁基体的侵蚀,有效地改善了合金的耐蚀性能,其中以高温氧化态Mg-1.1% Nd合金的耐蚀性能最为优异。结论 合金试样的耐蚀性能是Nd含量、相组成、热处理状态及氧化膜结构共同作用的结果。尽管随着Nd元素含量的增加,合金的腐蚀速率增大,但经过高温氧化处理后,可利用Nd元素形成致密的Nd₂O₃/MgO复合保护膜,从而在一定程度上抵消其对腐蚀的促进作用,实现耐蚀性能的提升。
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  HFC-134a浓度对Mg-8Gd-4Y合金高温氧化行为的影响

  赵信毅, 肖遥, 覃鸿, 孙杨, 李天庆

  精密成形工程. 2026, 18(4): 45-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.005

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  目的 研究HFC-134a浓度对高温下镁合金氧化行为的影响,分析HFC-134a/CO₂混合气体的阻燃机制以及HFC-134a的合理浓度范围,为新型镁合金阻燃保护气的开发提供理论依据。方法 以Mg-8Gd-4Y合金为研究对象,以氧化温度和HFC-134a浓度为变量,对合金进行恒温氧化实验,并采用XRD、SEM分析表面氧化层的成分结构,在此基础上,结合热力学计算揭示了表面保护性氧化层的形成机理。结果 HFC-134a浓度的升高会使氧化层由MgO向MgF₂与稀土氧化物的混合层转变。在600 ℃固态氧化过程中,无法形成连续的稀土氧化层,且稀土氧化物以Y₂O₃为主,但是700 ℃液态氧化时可以形成连续的稀土氧化层,且Gd₂O₃含量增加。结论 HFC-134a浓度的升高使表面氧化层的保护性增强,但是当体积分数超过10%后,铸件表面质量变差,因此,以10%（体积分数）HFC-134a/CO₂混合气作为保护气最佳。
增材制造
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  从专利视角看铝合金增材制造的研究现状

  王晓丽, 景怀宇

  精密成形工程. 2026, 18(4): 56-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.006

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  采集了2011年以来全球铝合金增材制造相关专利数据,聚焦专利申请趋势、地域布局、重要技术分支、主要申请人及核心专利,全面挖掘铝合金增材制造领域的知识产权战略态势,为后续相关研究提供参考。研究显示,全球铝合金增材制造技术生命周期经历了萌芽期、成长期,目前正处在成熟稳定期。在地域分布上,中国、美国、欧专局位居前三名。在主要专利局之间专利流向方面,美、法、日三国专利流出量占优势,欧专局、美国、中国流入排名前三。专利热点技术分支包括铝基合金、由金属粉末制造工件或制品的增材制造方法、金属粉末及其处理、由金属粉末用压实或烧结的方法制造工件或制品。法国肯联铝业以118件专利申请位居申请人榜首,中南大学、上海交通大学分别以53件和42件位列其后。在主要申请人中,中国申请人多在中国本土集中开展申请,国外申请人则在本国以外也有相当数量的专利布局。另外,Top 5高被引用的专利中有3件来自美国、2件来自中国。
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  冷喷涂增材制造镁/铝双金属热变形行为及热加工性能

  张启绪, 刘思桐, 龙锦川, 蔺永诚, 邓磊, 韩旭

  精密成形工程. 2026, 18(4): 69-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.007

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  目的 探究冷喷涂增材制造镁/铝双金属热变形过程中的流变行为及工艺窗口。方法 先采用冷喷涂工艺制备镁/铝双金属复合材料,随后在温度523~673 K、应变速率0.001~1 s^-1、最大变形量50%的条件下,开展热压缩变形试验。通过对试验结果进行观察,分析镁/铝双金属的流变曲线特性,建立了基于Z参数的Arrhenius高温本构模型,并计算了不同变形条件下材料的热变形激活能,构建了三维激活能图。此外,利用修正的动态材料模型和Murty流变失稳判据,构建了三维热加工图;通过将二者结合以建立激活能-加工图,获得了材料在不同变形条件下的流变失稳区和安全变形区。结果 镁/铝双金属的流变曲线随应变的增加呈现明显的再结晶软化特征,并对变形温度和应变速率因素十分敏感,流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小。结论 所建立的高温本构模型能够对不同变形条件下双金属的流变应力进行精确预测;基于激活能-加工图获得的最优热变形工艺窗口为：变形温度530~570 K,应变速率0.001~0.006 s^-1。
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  等离子弧沉积高强钢微观组织及缺陷演化规律

  郭正华, 卢安, 赵明杰, 欧阳祥海, 涂骏扬, 姜丽红

  精密成形工程. 2026, 18(4): 79-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.008

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  目的 优化等离子弧增材制造300M钢成形质量。方法 以300M钢为研究对象,采用实验和有限元模拟相结合的方法,探究沉积层冷却过程中温度场的动态演变对等离子沉积300M钢微观组织和缺陷的影响规律。结果 沉积层等轴晶区域厚度主要与单位长度送粉量有关,随单位长度送粉量的增加而增加,与等离子弧电流无显著关系,而沉积层等轴晶占比与单位长度送粉量之间未呈单调线性关系。为探究工艺参数对沉积层等轴晶演化机制的影响规律,建立了柱状晶-等轴晶转变预测模型,预测误差为4%。此外,微观缺陷分析发现,孔隙率随体能量密度的增加而降低,基于体能量密度优化的工艺参数如下：等离子弧电流为150 A、扫描速度为0.06 m/min、送粉速率为9 g/min,优化工艺参数后的孔隙率减小到0.37%。结论 增材过程中的温度梯度越小、凝固速率越大,越有利于等轴晶的形成。体能量密度对孔隙具有显著影响,提高体能量密度可以有效减小孔隙率。
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  CMT电弧增材制造梯度过渡高强耐磨层工艺研究

  吴家鑫, 王金凤, 郭亿, 李文娟, 魏佳安

  精密成形工程. 2026, 18(4): 90-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.009

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  目的 采用CMT电弧增材制造技术,在高强度模具钢表面构建具有梯度过渡特征的高强耐磨复合熔覆层,旨在提升模具钢表面硬度与耐磨性能,从而延长模具的使用寿命。方法 基于CMT电弧增材制造技术,通过选择合适的焊接材料设计出具有硬度梯度过渡的复合熔覆层。以通用的H13模具钢为基材,采用FK1000焊丝作为中间过渡层、YD322焊丝作为高强耐磨层进行逐层熔覆,以达到硬度和韧性梯度过渡的目的。结果 对熔覆后的复合材料进行微观组织和力学性能研究,结果表明,熔覆试样宏观成形良好,无明显冶金缺陷。高强耐磨层主要由细小的板条马氏体以及残余奥氏体组成,过渡层主要为贝氏体及铁素体,二次受热区和热影响区均有回火组织出现。该复合熔覆层从基材到过渡层再到高强耐磨层硬度呈梯度式提升,硬度逐级升高。该复合材料硬度从基材的248HV提升至耐磨层的581HV,硬度提高了135%。冲击韧性较基材略有下降,从基材的12 J下降到复合试样的9.3 J,其断裂方式为解理断裂。耐磨层的磨损质量为1.3 mg,磨损系数为0.365,与基材相比,磨损质量减少了69.7%,平均磨损系数从0.43降低至0.365。
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  无支撑电弧增材制造Cr13Ni5Mo不锈钢尺寸规律及力学性能研究

  成传诗, 秦岩平, 陈伟东, 徐宁, 麻太德, 蔡鑫

  精密成形工程. 2026, 18(4): 99-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.010

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  目的 针对在大型悬垂构件原位再制造过程中直接应用电弧增材制造成形时,易出现流淌、驼峰以及强度不足等问题,研究无支撑电弧增材制造的成形工艺。方法 采用电弧冷金属过渡技术在竖直基板上增材制造Cr13Ni5Mo不锈钢,建立电弧增材制造工艺参数与成形形貌的数学模型,研究送丝速度、焊接速度及焊枪偏转角度对单道焊道截面尺寸的影响规律,采用二次回归拟合方程选定的最佳工艺参数成形单道多层试样,并对试样进行力学性能检测,按照规范完成制样,使用万能拉伸试验机测试无支撑电弧增材制造Cr13Ni5Mo不锈钢的拉伸力学性能。结果 数学模型预测结果与实际结果较为符合,根据方差分析求得焊宽、余高及余高偏移量方程模型的F值分别为18.64、9.78、8.99,由显著性水平α=0.01查找F_α表,再根据f_R、f_Q,得出F_0.99 (f_R, f_Q)=4.94,显著水平均超过0.99。送丝速度对焊宽影响最为显著,焊接速度对余高影响最大,焊枪偏转角度对余高偏移量影响最大。拉伸力学性能测试结果表明,横向平均抗拉强度为1 017.3 MPa,延伸率为13.7%,纵向平均抗拉强度为1 067.5 MPa,延伸率为15.6%。结论 基于Cr13Ni5Mo不锈钢的无支撑电弧增材制造成形工艺不仅能够控制流淌、驼峰等缺陷,还能实现优良的力学性能,为后续大型构件的原位增材制造提供了参考。
先进连接技术
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  PAW-GTAW复合焊接平台设计及复合焊接工艺探究

  王昊, 宋正昊, 丁同明, 李天庆, 鲍健, 陈长新

  精密成形工程. 2026, 18(4): 108-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.011

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  目的 研究PAW-GTAW复合焊接工艺,实现“1+1>2”的复合焊接优势,获得更高质、高效的复合焊接接头。方法 首先自行设计搭建了PAW-GTAW复合焊接平台,通过拍摄耦合前后各工艺电弧的变化以及测量电弧电压、电流信号,进一步分析耦合前后的电弧静特性,从而初步探索PAW-GTAW复合焊接工艺机理;其次定量对比复合前后焊接接头熔深、熔宽的变化情况,并阐述耦合电弧对表面成形改善的作用机理。结果 耦合电弧的作用可以有效提升等离子电弧电压的稳定性,并且降低复合后PAW平均电弧电压,而非熔化极保护焊电弧复合前后没有明显变化。耦合后,复合焊接接头熔深呈现“PAW熔深+GTAW熔深<PAW-GTAW复合焊熔深”的复合焊接优势,相较于单一PAW焊接接头,其熔宽增加了0.99 mm。结论 PAW-GTAW复合焊接工艺对焊接速度和焊接熔深具有“1+1>2”的复合焊接优势;复合后,电弧对焊缝表面成形有明显的改善作用,可见复合工艺不仅能提升电弧的能量密度,还能调节焊缝熔池热-力分布及熔融液态金属的流动。
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  304不锈钢窄间隙摆动TIG焊接接头组织及性能分析

  高辉, 屈嘉俊, 张东升, 程进才

  精密成形工程. 2026, 18(4): 117-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.012

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  目的 探究窄间隙摆动TIG焊接技术对不锈钢管材的适用性以及304不锈钢U型坡口管道搭配316L焊丝窄间隙单道多层焊焊接接头显微组织与力学性能的分布规律。方法 采用窄间隙摆动TIG焊接技术对304不锈钢进行焊接,采用光学显微镜对焊接接头的显微组织分布进行观察,并使用拉伸性能实验机、维氏硬度计、冲击性能实验机等设备对焊接接头进行拉伸测试、冲击测试、显微硬度测试以及电化学腐蚀测试,并进行分析。结果 获得了20 mm厚的优良焊接接头,焊缝成形美观,无焊接气孔,侧壁熔合良好。焊缝组织为具有方向性的奥氏体,基体上分布有微量断续骨架状铁素体,其形态主要取决于焊丝中Ni、Mo元素对铁素体的抑制作用,以及多层焊接引发的相变与组织演变。焊接热影响区（HAZ）的组织呈现明显的梯度特征：紧邻熔合线区域,奥氏体晶粒发生显著粗化。随着远离熔合线,晶粒逐渐细化,最终恢复至与母材相近的状态。相较于焊缝区域的方向性组织,HAZ的组织以等轴晶为主,方向性较弱。各区域按接头硬度从大到小的顺序依次为焊缝中心、热影响区、母材;焊缝的平均抗拉强度为563 MPa,断后延伸率在31.2%左右,热影响区的冲击韧性均值为407 J/cm²,高于焊缝区以及熔合线区域的冲击韧性;焊缝处的耐腐蚀性以及稳定性均优于热影响区以及母材的。结论 窄间隙摆动TIG焊接技术适用于不锈钢焊接,304不锈钢搭配316L焊丝的焊接接头性能优异。
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  不同坡口形式对激光-MAG复合焊接10CrNi3MoV钢接头组织及性能的影响

  马路路, 樊巧芳, 龙飞, 张富强, 石晓辉, 浦娟, 孙毓博, 许祥平

  精密成形工程. 2026, 18(4): 126-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.013

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  目的 采用激光-MAG复合焊接技术对10 mm厚的10CrNi3MoV钢进行焊接试验,分析了不同坡口形式对焊接接头成形质量、微观组织及力学性能的影响,探索了采用激光-MAG复合焊接技术焊接10 mm厚10CrNi3MoV钢的可行性。方法 针对10 mm厚的10CrNi3MoV钢,分别采用Y型坡口和I型坡口进行激光-MAG复合焊接试验,对比2种坡口形式下接头的微观组织、显微硬度和力学性能。结论 采用Y型坡口两道次焊接和I型坡口一道次焊接所得到的焊接接头的宏观成形均较好。焊接接头的焊缝中心组织主要由晶内针状铁素体、先共析铁素体和少量粒状贝氏体构成,热影响区组织由板条马氏体和少量粒状贝氏体组成。2种坡口形式下的焊接接头的最大显微硬度值均出现在热影响区粗晶区,Y型坡口的焊缝区硬度略大于I型坡口的,硬度最小值均位于热影响区软化区,约为230HV10。Y型坡口和I型坡口的焊接接头的平均抗拉强度分别为782 MPa和735 MPa,拉伸断裂在母材处。I型坡口焊缝中心的-20 ℃冲击韧性大于Y型坡口的,但其熔合线和熔合线外+2 mm处的冲击韧性小于Y型坡口的。经过180°正弯和背弯测试发现,焊接接头均没有出现裂纹,满足使用要求。对I型坡口接头进行电化学测试可知,焊缝的耐腐蚀性比母材和热影响区的更好。
钢铁成形
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  含Si-Al中碳钢M_f点淬火等温马氏体相变行为及其超高韧性机理

  胡锋, 王同良, 王坤, 邱保文

  精密成形工程. 2026, 18(4): 136-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.014

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  目的 针对传统中碳钢高强度与超高韧性难以协同提升的问题,以含Si-Al中碳钢为研究对象,系统对比传统淬火回火（QT）与新型M_f点淬火等温（QI）工艺,揭示M_f点（200 ℃）等温相变行为对材料强韧性的影响机制;通过调控等温时间优化碳配分效应与残余奥氏体稳定性,以开发兼具高强度与超高韧性的结构钢。方法 利用OM、SEM观察显微组织,通过TEM分析板条宽度与残余奥氏体形态,通过XRD计算残余奥氏体碳含量,并通过拉伸与冲击试验评价力学性能。结果 在QT工艺下,显微组织为回火马氏体与ε-碳化物;而QI工艺通过碳配分效应形成等温马氏体/高碳残余奥氏体（1.46%）片层结构,残余奥氏体体积分数稳定在5.5%,等温马氏体板条平均宽度降至(216±95) nm（较QT细化42.7%）。QI200-32的冲击吸收功>130 J,是QT200-32的2.7倍,同时保持1 436 MPa的抗拉强度,实现了高强度与超高韧性的协同提升。结论 突破了传统QT工艺的强韧性倒置限制,M_f点淬火等温工艺通过碳配分主导的相变机制调控马氏体和残留奥氏体双相组织,超高韧性归因于等温马氏体板条细化显著提升了位错阻碍效应,以及高碳残余奥氏体薄膜通过TRIP效应吸收塑性变形功,偏转与钝化裂纹。本研究为开发高强度-超高韧性中碳钢提供了新思路,通过调控M_f点淬火等温相变行为,优化片层组织与碳配分设计,可显著改善材料的抗断裂性能。
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  形变热处理强化CLAM钢的高温组织稳定性研究

  王诚浩, 赵飞, 许发红, 熊穗平, 杨明

  精密成形工程. 2026, 18(4): 147-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.015

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  目的 明确经过形变热处理强化的低活化马氏体（CLAM）钢在高温长期服役过程中的力学性能变化情况,研究形变热处理强化CLAM钢在高温长期热暴露过程中显微组织的演变机制。方法 使用马弗炉对材料进行不同温度（600 ℃、650 ℃）及时间（1 100 h、2 100 h）的高温长期热暴露试验。通过OM、XRD、SEM及TEM对热暴露前后CLAM钢的微观组织进行表征及分析,并用显微硬度计分析硬度变化。结果 随着热暴露时间的延长和温度的提升,在形变热处理强化CLAM钢中发现了晶粒略微增大、沉淀相尺寸增加、位错密度降低等组织演变规律,并伴随着硬度的降低。以变化幅度最大的650 ℃-2 100 h热暴露试验为例,CLAM钢中M₂₃C₆相尺寸增加了65.8 nm,MX相尺寸增大了9.29 nm,位错密度降低了17.2%,硬度值降低了7.05%。因为形变热处理后的CLAM钢通过析出过量细小MX相起到钉扎作用,在高温热暴露过程中较好地保留了马氏体板条结构及部分位错,所以降低了材料硬度的下降速率,达到了一定的强化作用。结论 在高温长期热暴露过程中,形变热处理强化CLAM钢组织发生了一定程度的退化,通过形变热处理提升的沉淀强化作用,材料的微观组织在高温热暴露下的稳定性得到了提高。
高温合金成形
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  铸态Ni-Cr-Co基高温合金热变形行为及组织演变研究

  沙磊, 钟康迪, 汪兵兵, 马平东

  精密成形工程. 2026, 18(4): 155-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.016

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  目的 研究一种铸态沉淀强化型Ni-Cr-Co基高温合金在不同变形参数下的热变形行为和微观组织演化规律,揭示DRX形核机制,为优化铸态高温合金开坯工艺和微观组织调控提供理论支撑。方法 利用Gleeble-3800试验机开展温度为1 030~1 150 ℃、应变速率为0.01~10 s^-1和应变为0.16~0.92的热压缩试验,分析不同变形参数下合金的流变应力特征,利用电子背散射衍射（EBSD）、背散射电子显微（BSE）和透射电镜（TEM）技术,研究不同变形温度和应变对铸态合金微观组织演化的影响规律,揭示不同变形温度下动态再结晶（DRX）形核机制。结果 铸态Ni-Cr-Co基高温合金流变应力随温度的降低或应变速率的升高而增大,应力-应变曲线呈典型DRX特征。DRX晶粒尺寸和体积分数随着变形温度的升高而增大,在较低温度（1 030 ℃）下,DRX晶粒以团聚状晶簇分布,再结晶程度随应变的增加缓慢升高。在较高温度（1 150 ℃）下,粗化的DRX晶粒沿晶界呈“项链”状分布并在高应变下形成匀晶组织。在1 060 ℃时,非连续动态再结晶（DDRX）和连续动态再结晶（CDRX）共同存在,以γ′相钉扎位错诱导亚晶形核的颗粒刺激形核（PSN）和晶界弓弯形核机制占据主导,以CDRX为辅助再结晶形核机制。在1 150 ℃时,晶界弓弯的DDRX是主要形核机制,CDRX总体贡献减小。结论 通过对不同变形参数的铸态Ni-Cr-Co基高温合金的热变形流变行为、微观组织演化规律和DRX机制进行研究,获得了变形参数和强化相γ′对合金热变形微观组织和形核机制的影响规律,为优化Ni-Cr-Co基高温合金铸锭开坯工艺参数和组织调控提供参考。
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  高温合金薄壁V型密封环滚压成形工艺研究

  王涛, 刘静, 李兰云, 朱哲毅

  精密成形工程. 2026, 18(4): 167-177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.017

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  目的 研究高温合金薄壁在V型密封环滚压成形时的应力应变规律,以解决成形过程中起皱缺陷难题。方法 基于ABAQUS有限元分析软件,建立了密封环多道次滚压成形三维弹塑性有限元模型,系统地分析了模具结构对高温合金V型密封环滚压成形变形特征的影响,并通过单因素法研究了工艺参数（滚轮直径、芯模转速和滚轮进给量）对密封环起皱、壁厚及外径的影响规律。结果 密封环滚压起皱本质上是坯料末端因缺乏模具约束而易发生周向屈曲进而形成褶皱,在芯模两端增设加强筋提高了滚压成形的稳定性,有效避免了起皱缺陷的发生;增大滚轮直径可降低壁厚减薄率,但对外径的影响较小;随着芯模转速的增大,壁厚减薄呈先增大后减小的趋势,外径基本不变;滚轮进给量的增加会加剧壁厚减薄并增大外径。结论 基于上述规律,在合适的工艺参数组合（滚轮直径为60 mm、芯模转速为6.3 rad/s、滚轮进给量为2.1 mm/r）下进行了密封环滚压试验,外径模拟值与试验测量值的误差小于1%,截面壁厚模拟值与试验测量值的误差小于10%。实现了高温合金V型密封环的精确成形。
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  组模方式对单晶导向叶片定向凝固过程的影响

  杨振宇, 陈昊, 胡松松, 郑素杰, 骆凯伦, 骆宇时, 戴圣龙

  精密成形工程. 2026, 18(4): 178-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.018

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  目的 探究叶身垂直与倾斜2种组模方式对单晶导向叶片定向凝固过程的影响及其机制,为单晶导向叶片定向凝固工艺的优化与工业生产提供技术参考和理论依据。方法 采用ProCAST+CAFE模拟叶身垂直与倾斜40°下定向凝固过程中的温度场、过冷度及晶粒组织演变;采用预埋籽晶法制备倾斜组模导向叶片,进行金相观察,并使用EBSD测定晶体取向。结果 在垂直组模下,随着凝固过程的推进,固液界面由初始的近平面形态逐渐演变为叶身中上部的凹陷形态,糊状区宽度增大,下缘板边缘出现高过冷区并诱发杂晶形成,缘板上缘及叶身中部出现严重缩松;在倾斜40°组模下,固液界面在整个凝固过程中始终保持波浪状近平面形态,糊状区窄且稳定,叶片整体过冷度降低,无杂晶生成,成功制备出<001>取向的单晶,仅缘板存在少量缩松,叶身缩松极微。结论 相较于叶身垂直组模,叶身倾斜40°组模有效抑制了杂晶与缩松缺陷,是提升单晶导向叶片制备质量的优选且有效的组模方式。
铜合金成形
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  脉冲电流对无氧铜杂质元素Pb分布的影响

  熊姣, 李琨, 杨湘杰

  精密成形工程. 2026, 18(4): 186-195. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.019

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  目的 系统探究脉冲电流（PEC）这一物理场辅助技术对无氧铜熔体中Pb杂质的净化效果,揭示其迁移规律与作用机理,以开发高效绿色的净化新工艺。方法 以含1%（质量分数）Pb的无氧铜为研究对象,在高频感应炉中熔化后,施加不同参数（电极插入深度、脉冲电流大小、脉冲频率）的脉冲电流进行处理。采用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和X射线荧光光谱仪（XRF）等手段对处理后样品的微观组织、Pb杂质的尺寸、面积占比及空间分布进行系统表征与定量分析。结果 脉冲电流能有效驱动Pb杂质克服中心偏析,实现向阳极及熔体底部的定向迁移,从而在材料中心与阴极区域形成净化区。参数优化实验发现,当电极插入深度为石墨坩埚深度的1/4、脉冲电流为150 A、脉冲频率为1 500 Hz时,净化效果最优,中心区域Pb去除率最高,可达58.75%。其微观机理主要归因于电迁移力引发的电迁移效应与由电流密度梯度导致的电自由能下降。然而,当电流或频率超过临界阈值时,强烈的焦耳热效应会诱发熔体无序对流,反而导致净化效率下降。结论 脉冲电流技术可有效实现无氧铜熔体中Pb杂质的定向迁移与选择性净化。杂质迁移受电迁移力和电流密度梯度力的协同驱动,且存在最优工艺窗口。本研究明确了该技术的关键工艺参数与作用机理,为高性能无氧铜的绿色制备提供了理论依据与实践指导。
先进制造技术与装备
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  一种多阶梯双通连接接头的多工位成形工艺分析与模具设计

  方洁, 童泽奇, 胡凯明, 吴建军, 蔡雅芳

  精密成形工程. 2026, 18(4): 196-205. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.020

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  目的 以一种多阶梯双通连接接头为研究对象,解决热锻成形过程中存在的成形不饱满、冲孔不完全、尺寸精度低等问题。方法 采用有限元方法进行数值仿真实验,利用Deform-3D软件模拟了多工位热锻成形方案的锻件金属流动过程与温度演化,分析了锻件的型腔填充完整度、成形载荷的峰值变化趋势、等效应力应变的分布均匀性以及锻件的截面温差,开展了多工位方案模具设计与试模生产。结果 在多工位成形方案下,锻件表面节点分布均匀,金属流动正常,无折叠等不良缺陷,模具内部无填充不足情况;多工位成形载荷增长稳定,无应力应变突变,锻件温差在合理范围内,最终锻件能达到外形尺寸要求。对多工位进行试模生产发现,在试模生产中,锻件成形良好、填充饱满、冲孔明显,尺寸精度满足要求。结论 对于多阶梯双通连接接头,采用多工位热锻工艺可有效解决多阶梯双通连接接头的成形缺陷问题,仿真与实验的相互印证,证明了该工艺方案的可行性与可靠性,为同类复杂结构件的精密锻造提供了参考。
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  基于SAM2-U-Net和半监督学习的注塑制品缺陷检测方法

  杨洪于, 朱旭东, 宋帅, 张嗣昌, 杨卫民

  精密成形工程. 2026, 18(4): 206-212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.021

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  目的 为提升深度学习方法在注塑制品缺陷检测过程中的准确性与鲁棒性,减少对高质量标注数据的依赖,构建了一种能够融合通用视觉知识与特定任务特征的缺陷检测方法。方法 利用SAM2从大规模自然图像数据中所学习的视觉先验知识,采用Adapter适配器实现高效的参数微调,以捕捉注塑制品缺陷的特定特征,同时,结合U-Net解码结构,实现对注塑制品缺陷区域的高精度语义分割。采用半监督辅助训练策略,引入无缺陷样本增强模型的泛化能力。结果 与现有主流分割方法相比,采用本文提出的缺陷检测方法显著提升了模型的分割性能。其中,mIoU指标提高了7.13%、Recall指标提高了7.87%、PA指标提高了0.67%、mPrecision指标提高了4.83%。结论 在缺陷样本稀缺的情况下,采用本文提出的SAM2与U-Net融合的缺陷检测模型和半监督辅助训练策略,显著提升了注塑制品缺陷检测的性能,减少了对高质量标注数据的依赖,该检测方法在塑料制品行业具有良好的应用价值。
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  基于应变演化的流动应力模型应用研究

  袁晋东, 马军强, 崔学习, 蒋胜

  精密成形工程. 2026, 18(4): 213-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.022

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  目的 研究2024、7A09等铝合金的应变硬化指数演化规律、应力-应变关系、塑性流动特性,进而探索适合这些材料的流动应力模型,为这些材料在零件设计、精密制造及精确有限元计算中提供更好的材料模型。方法 通过将单拉试验与应力、应变理论公式相结合,获取试验过程中应变硬化指数n的演化历程,得到应变硬化指数与应变量的关系,建立2024和7A09铝合金的应力-应变曲线,验证Hollomon-n流动应力模型的有效性。结果 通过分析试验数据发现,2024和7A09铝合金的n值并非定值,而是随着应变的增加呈现非线性下降的趋势,当应变较小时,n值迅速下降,当应变较大时,n值缓慢下降,最后趋于平稳;基于此采用变n值的Hollomon-n流动应力模型能够更好地描述2种铝合金的应力-应变关系,并且2种铝合金材料的误差e_Hollomon-n平均值均低于5.4%,表明该流动应力模型有较高的预测精度。结论 在变形过程中,2024和7A09铝合金的n值非恒定,与应变量的关系符合幂函数关系;变n值的Hollomon-n流动应力模型能够很好地描述这2种铝合金的应力-应变关系。
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  基于恒流量倾转与浇口杯水平移动补偿模型的真空炉自动浇注系统设计

  郑行, 喻石亚, 郝新, 刘国怀, 刘旭, 王晔, 易出山, 王昭东

  精密成形工程. 2026, 18(4): 221-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.04.023

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  目的 为了避免传统人工浇注过程中存在的浇注稳定性差、流体流动行为无法控制、浇注精度低等缺点,对真空浇筑设备进行改进,建立数学模型,并在此基础上开发PLC程序以提高铸件质量。方法 根据实际工况对真空浇注时坩埚的倾转过程进行数学建模,利用坩埚倾转角速度与高温合金熔体浇注速度的瞬时变化关系,建立了恒定流量条件下的浇口杯水平移动补偿模型,并在Matlab中对模型进行了编译,最终开发了对应的VC++程序和PLC程序,并将计算获得的自动浇注曲线输入真空浇注设备中。结果 根据实际参数计算获得的自动浇注曲线,能够使浇注平台通过横向位移补偿金属液在下落过程中产生的位置偏移,保证金属液全部进入浇口杯内。结论 应用本文开发的坩埚倾转和浇注平台水平移动补偿模型能够有效地保证镍基高温合金精密铸造浇注过程的稳定性。