2026年, 第18卷, 第5期　
刊出日期：2026-05-10

  

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轻合金成形
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  脉冲电流-超声耦合场下AZ31镁合金变形行为及本构模型研究

  袁晨曦, 宋子墨, 刘成鑫, 林淑霞, 褚兴荣

  精密成形工程. 2026, 18(5): 1-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.001

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  目的 电脉冲-超声复合能量场辅助的AZ31B板材进行单轴拉伸试验,并基于热激活以及位错密度演化理论,构建了一种混合本构模型,用以描述复合能场辅助下镁合金的塑性变形行为。方法 引入无量纲修正参数表征超声振动和脉冲电流对位错存储与恢复的影响,采用粒子群算法进行参数拟合,并通过多项式回归建立修正参数与振幅、电流密度的关系,利用平均绝对百分比误差验证模型预测能力。结果 电脉冲-超声的耦合作用可协同降低AZ31镁合金的变形抗力,耦合作用引起的软化效应在电流密度40 A/mm²、超声振幅5.8 μm时达到最大,超过此电流密度,协同软化效果显著减弱,且超声振动的贡献下降。结论 脉冲电流-超声耦合场作用会引起残余硬化效应,且在不同电流密度下有明显变化;此外,本研究提出的混合本构模型在预测AZ31镁合金流动应力方面较为准确。
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  基于数值模拟的5A02铝合金管路端口旋转冲压扩口成形特征及工艺规范设计

  苗新芳, 黄碧坤, 许增鑫, 刘承勃, 张松, 张昕

  精密成形工程. 2026, 18(5): 12-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.002

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  目的 针对高速列车中以5A02铝合金接头及管路替代原有不锈钢管路的迫切需求,开发5A02铝合金管路旋转冲压扩口成形方法,获得成形工艺窗口。方法 针对拟应用的6种管路规格,利用有限元数值模拟对管端旋转冲压扩口成形过程及特征进行了系统研究,分析了进给速度和凸模旋转速度等主要工艺参数对扩口成形过程的影响,提炼出铝合金旋转冲压扩口的成形特征及工艺规范。结果 5种规格（ϕ15 mm×1 mm、ϕ15 mm×1.5 mm、ϕ18 mm×1 mm、ϕ18 mm×1.5 mm、ϕ28 mm×1 mm）的铝合金管坯在旋转冲压扩口条件下成形性良好,可获得尺寸精度和表面质量较好的扩口件;而ϕ28 mm×2 mm规格的铝合金管坯在旋转冲压扩口过程中外缘应变过大,边缘成形质量明显下降,因此不适宜采用旋转冲压扩口工艺。从等效应力分布看,旋转冲压扩口过程中局部区域存在应力集中,可能产生微小的铝合金碎屑,影响内表面的成形质量。基于数值模拟结果,优化了旋转冲压扩口工艺参数,并通过实验验证了数值模拟的准确性。结论 最终获得的优化工艺窗口为：进给速度2~6 mm/s,凸模旋转速度200~400 r/min。
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  超声辅助挤压对6061铝合金塑性变形本构及成形质量的影响

  钟斌, 马昭, 于正洋, 杨嘉宸, 刘羽飞

  精密成形工程. 2026, 18(5): 24-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.003

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  目的 针对难变形材料在大变形程度下传统挤压技术面临的成形力高、效率低等技术瓶颈,旨在开发一种超声振动辅助挤压复合成形新工艺,以实现低载荷、高质量的精密成形。方法 基于超声声软化效应的机理,并考虑超声波在金属介质中的能量衰减,构建了适用于6061铝合金的修正塑性本构模型。将该模型植入ABAQUS有限元平台,对超声辅助挤压管材过程进行数值模拟,并通过物理挤压实验对模拟结果进行验证。结果 超声振动辅助可显著降低材料的宏观变形抗力,峰值挤压力降幅达26.9%（从93 kN降至68 kN）。在微观与局部尺度上,超声振动优化了变形区的应力分布,有效抑制了应力集中,并促进了材料的塑性流动,表现为最大等效应变从0.576 5增加到0.656 7。管材整体应力分布所呈现的梯度变化,亦验证了超声能量在金属内部传播过程中的衰减特性。结论 本研究建立的修正本构模型能够准确描述超声辅助下6061铝合金在挤压变形过程中应力分布的优化行为,改善材料的塑性流变行为,并且能够精确预测上述物理现象,证明了该模型适用于超声辅助挤压过程的数值分析,为该技术的实际应用与优化提供可靠的理论依据和仿真预测工具。
增材制造
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  激光熔覆IN718涂层凝固过程枝晶演变机理研究

  蔡兆源, 练国富, 冯美艳, 陈昌荣

  精密成形工程. 2026, 18(5): 34-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.004

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  目的 探索激光熔覆过程中的熔池凝固行为及微观组织演变规律,阐明微观组织与涂层性能之间的关联机制,以实现最优的涂层性能。方法 结合数值模型与实验研究,探究熔池凝固过程中的微观组织演变机理。结果 基于数值模型,分析了熔池的传热行为及演化特征,揭示了熔池尺寸随激光功率升高而增大的规律,熔池长度由2 000 W时的5.13 μm扩大到3 000 W时的7.21 μm。通过提取温度梯度（G）与凝固速度（R）等凝固参数,建立了柱状向等轴转变（CET）图,明确了高激光功率下IN718涂层CET行为的延迟机制。揭示了凝固过程中凝固参数与微观结构之间的关系,并进一步阐明了熔池凝固过程中晶粒生长的机理。晶粒尺寸受控于G×R复合因子,当激光功率由2 000 W增加至3 000 W时,等轴晶面积由19.91 μm²增至35.98 μm²,柱状晶宽度由6.45 μm增至11.33 μm。同时,探讨了晶粒尺寸与显微硬度及耐磨性的关联性。当激光功率为2 000 W时,由晶粒细化引起的组织强化,使涂层的平均显微硬度为408.6HV0.2,相比于3 000 W时涂层显微硬度提升了1.22倍。当激光功率为2 500 W时,获得最佳晶粒类型比例,涂层的摩擦系数曲线最低为0.596。结论 通过调控激光功率在一定程度上影响了涂层微观组织分布及演变规律,从而提升了力学性能。研究结果为制备理想微观组织和性能的涂层提供了理论依据。
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  IMI834/Ti6246双合金惯性摩擦焊接头界面结合机理研究

  查小晖, 冯凯凯, 史善广, 杨雨晨, 鹿泽伦, 曾心耘, 曹胜, 赵张龙

  精密成形工程. 2026, 18(5): 49-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.005

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  目的 针对航空发动机压气机盘异质材料连接需求,研究惯性摩擦焊过程中IMI834近α钛合金与Ti6246近β钛合金接头界面微观组织动态演变规律,揭示异种钛合金接头界面动态再结晶、晶粒生长与相变协同演化的结合机理。方法 采用惯性摩擦焊进行了IMI834高温和Ti6246高强钛合金锥面连接,通过光学显微镜、扫描电子显微镜分析了接头不同阶段的微观组织演化和界面结合机理。结果 在接头形成初始阶段,在摩擦热力耦合作用下双合金界面温度迅速超过β相变点,原始α相完全转变为β相,并伴随剧烈热塑性变形与动态再结晶;IMI834合金侧形成交错状片层α相,Ti6246合金侧因β相稳定元素较高,形成亚稳β晶粒组织,晶粒内位错密度显著积累。在结合阶段,IMI834侧片层α相粗化,Ti6246侧β晶粒长大并伴随针状α相析出。EBSD分析结果表明,在高温高压作用下,两侧合金再结晶晶粒跨界面生长实现双合金界面的冶金结合。结论 阐明了IMI834/Ti6246双合金惯性摩擦焊过程中热塑性变形→动态再结晶→晶界迁移→α相析出的界面结合动态演化机理,为航空发动机异质钛合金构件的可靠连接提供了理论依据。
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  增材制造在汽车产业中的应用现状及发展趋势

  金梁杰, 李峰光, 廖露海, 周晟杰, 刘建永, 林筱鹏, 胡胜波, 杨伟

  精密成形工程. 2026, 18(5): 61-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.006

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  在全球能源匮乏的大背景下,增材制造技术已经成为汽车行业发展的关键。增材制造技术凭借其设计自由度大、材料利用率高、快速成型等显著优势在汽车产业中展现出巨大潜力。本文系统分析了汽车行业对新型制造技术的需求及增材制造技术与相应需求的匹配度,介绍了粉末床熔融、材料挤出、光固化聚合、黏结剂喷射、材料喷射、定向能量沉积等主流增材制造的技术特性及其在适用材料、精度、速度、成本方面的差异,总结了增材制造在汽车研发、生产工具、终端部件等方面的应用案例。在汽车研发阶段,总结了增材制造技术在结构拓扑优化、发动机水冷系统与结构集成化设计、产品快速原型制作、轻量化设计等方面的典型应用。在汽车制造阶段,总结了增材制造技术在定制化夹具与检具、注塑模具与随形冷却通道以及动力系统、底盘系统、车身与内饰的柴油机凸轮轴、转向节、制动卡钳、车顶内衬等方面的典型应用。基于相关案例分析了增材制造技术在汽车产业推广应用中所面临的挑战及对策,提出增材制造技术汽车生产“研发-工装-部件”全工艺链条协同提升技术路线,为其从辅助工艺走向核心制造提供了依据,有望革新汽车的生产方式,并对汽车行业产生深远影响。
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  钛合金熔化焊接技术研究现状

  陈昊睿, 罗玖田, 黄兴亮, 武鹏博, 冯志强, 张煜, 黎欣, 陈玿鑫, 方乃文

  精密成形工程. 2026, 18(5): 71-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.007

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  钛合金被誉为钢和铝之后的“第三金属”,具有密度小、比强度、刚度高、耐腐蚀性好等特点,被广泛应用于航空航天、轨道交通等领域。随着装备制造业的高速发展,对钛合金材料的需求越来越大,因而对钛合金结构的焊接制造工艺也提出了更为苛刻的要求。本文综述了钛合金焊接技术的发展现状,包括激光填丝焊、激光-电弧复合焊、熔化极惰性气体保护焊、氩弧焊等研究内容,并对钛合金的新型焊接技术发展趋势进行了展望。研究发现,传统焊接工艺如熔化极惰性气体保护焊和新型焊接工艺如激光焊均可以运用于钛合金焊接中,传统焊接技术使用和维护成本较低、焊接效率更高但焊接接头成形较差,因此更适用于制造大型钛合金部件;新型焊接工艺的焊接接头成形更为良好但焊接效率偏低且设备使用和维护成本更高,因此更适合精密钛合金部件的生产。
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  LaB6颗粒强化SLM成形AlSi10Mg合金的组织性能研究

  于天硕, 曹元勋

  精密成形工程. 2026, 18(5): 92-100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.008

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  目的 通过LaB6颗粒增强相解决选区激光熔化（SLM）成形AlSi10Mg合金各向异性明显、力学性能不佳等问题。方法 采用不同添加量的LaB6颗粒强化AlSi10Mg合金并进行SLM成形,通过OM对成形试样进行微观形貌分析;结合XRD、SEM、EBSD等设备分析不同LaB6添加量成形试样内部组织的异同;通过力学性能分析LaB6颗粒对SLM成形AlSi10Mg合金的强化机制。结果 在XRD分析中未发现第二相生成,随着LaB6强化剂颗粒添加量的增加,α-Al衍射峰向左发生了移动。在微观组织观测中发现,LaB6颗粒将枝晶从长条状转变为网格状,等轴晶数量随LaB6颗粒添加量的增加而增加,[001]织构明显弱化;在力学性能测试中发现,LaB6强化剂颗粒的最佳添加量（质量分数）为0.8%,提高了纵向延伸率,消除了SLM成形AlSi10Mg合金的各向异性。结论 LaB6不仅可以有效细化晶粒,还可以改变晶粒的生长模式。随LaB6颗粒的添加,熔池凝固过程中出现大量异相形核现象,等轴晶比例不断增加,削弱了[001]织构。当添加量超过0.8%（质量分数）后,晶粒细化效果大幅度下降,此时柱状晶完全转变为等轴晶,[001]织构消失。通过拉伸试验发现,LaB6强化剂颗粒可以显著提高合金的纵向延伸率,消除各向异性。但过量添加会因颗粒聚集导致局部脆化,降低韧性。
先进连接技术
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  电池箱用铝合金CMT+P焊接接头组织和性能研究

  李洋, 丁同明, 宋正昊, 李天庆, 赵国平

  精密成形工程. 2026, 18(5): 101-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.009

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  目的 为电池箱用6061/5083铝合金CMT+P焊接生产提供基础数据和理论指导。方法 开展6061/5083铝合金CMT+P焊接实验,采用金相、XPS、SEM、EDS、EBSD等方法表征组织或成分物相,测试显微硬度、拉伸强度、耐盐雾腐蚀性能。结果 使用ER4043焊丝和ER5356焊丝焊接5083/6061铝合金均能获得成形良好的焊缝。对ER5356焊丝焊道旁的焊灰进行分析,推测焊灰主要由氧化镁和碳酸镁组成;焊灰形成原因主要为焊接过程中镁元素的蒸发。与ER5356焊丝焊缝组织相比,ER4043焊丝焊缝中的析出物分布比较均匀,并且ER4043焊丝焊缝的平均晶粒尺寸更大,比ER5356焊丝焊缝的平均晶粒尺寸增加了9 μm。与ER5356焊丝焊缝拉伸性能相比,ER4043焊丝焊接接头平均抗拉强度降低6.9 MPa,平均延伸率降低2.5%;但是两种焊丝的拉伸性能相差并不大,拉伸试样均断裂在5083侧热影响区。ER4043焊丝焊接接头的平均腐蚀速率为7.143 g/(m²·h),ER5356焊丝焊接接头的平均腐蚀速率为5.020 5 g/(m²·h),并且ER4043焊丝焊缝中腐蚀坑的数量和尺寸要大于ER5356焊丝的,经过对比可知,ER4043焊丝焊缝的耐腐蚀性更差。结论 ER4043焊丝焊缝表面成形优于ER5356焊丝,ER4043焊丝焊接接头强度略低于ER5356焊丝,在盐雾条件下ER4043焊丝焊接接头耐腐蚀性能低于ER5356焊丝,应用领域在对耐腐蚀性能要求不高条件下,ER4043焊丝可代替ER5356焊丝。
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  焊件倾角和变极性等离子辅助对激光焊接气孔缺陷的影响

  高月华, 彭立昌, 徐睦忠, 熊志皓, 刘其鹏, 廖芳芳, 王善林, 柯黎明

  精密成形工程. 2026, 18(5): 114-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.010

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  目的 针对厚板铝合金激光深熔焊易产生气孔缺陷的问题,探究焊件倾角和变极性等离子辅助对激光焊接气孔缺陷的缓抑作用。方法 采用激光焊及激光-变极性等离子复合焊2种方法对5083铝合金进行不同焊件倾角下的自熔焊实验,通过X射线检测技术对气孔缺陷进行检测,并对气孔率进行分析。结果 激光焊及激光-变极性等离子复合焊的焊缝均存在冶金（氢）气孔和工艺气孔。当焊件倾角从0°增至40°时,激光焊气孔率从7.45%降至2.48%,激光-变极性等离子复合焊气孔率从3.91%降至1.10%。在焊件倾角相同的情况下,激光-变极性等离子复合焊的气孔数量及尺寸均小于激光焊,气孔率降低平均值约55%。结论 随着焊件倾角的增加,重力作用方向的改变一方面提高了熔池的稳定性,另一方面增大了气泡朝向匙孔逸出的作用力且缩短了气泡的逸出路径,因此焊件倾角对气孔缺陷有缓抑作用。由于变极性等离子弧的加入,其清洁能力有利于减少氢气孔的产生,其对熔池的搅拌作用也促进了气泡的快速逸出,变极性等离子辅助能够明显降低气孔缺陷。
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  304L不锈钢L型拐角位置局部干法水下激光填丝焊接的焊缝组织与耐腐蚀性能分析

  祁式孔, 朱加雷, 曾才有, 王程远, 李哲辉, 张子钺, 赵志博

  精密成形工程. 2026, 18(5): 123-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.011

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  目的 针对核电站乏燃料水池304L不锈钢覆板L型拐角位置损伤的在线修复需求,在模拟水下高压环境（20 m深,0.2 MPa）下,采用局部干法水下激光多层多道的填丝熔覆技术进行角焊修复试验研究。方法 通过金相分析、X射线衍射、能谱分析、显微硬度测试和电化学腐蚀测试等手段,系统研究了高压环境下激光填丝修复L型角焊缝的微观组织与耐腐蚀性能。结果 焊缝表面呈均匀鱼鳞状,无裂纹气孔等宏观缺陷,但水下高压环境使气体分子的运动变得更加剧烈,热输入损失加剧了熔池冷却,降低了熔池的流动性,导致表面平整度变差。L型角焊缝微观组织主要由奥氏体与残留铁素体组成。相较于母材,焊缝区域Cr、Ni元素含量升高,极化曲线与Nyquist图谱证实焊缝区耐腐蚀性优于母材。此外,焊缝平均硬度高于母材硬度,这归因于快速冷却的晶粒细化与Mo、Cr元素的强化作用。结论 该工艺能够有效保证304L不锈钢在高压水下环境的修复质量,且具有优异的耐腐蚀性与力学性能,为核电站水池拐角位置的水下原位修复提供了可靠的技术方案。
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  等离子重熔双相不锈钢2205激光焊接焊缝的组织研究

  赵尚, 徐永朝, 李天庆

  精密成形工程. 2026, 18(5): 133-139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.012

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  目的 解决双相不锈钢2205激光焊缝奥氏体相含量低的问题。方法 采用气流再压缩等离子焊接技术对双相不锈钢2205激光焊接接头进行重熔;然后,使用XRD、SEM、EBSD、EPMA和显微硬度计等手段对焊缝上表面进行组织结构表征和测试。结果 与激光焊接相比,气流再压缩等离子重熔焊缝上表面的奥氏体相体积分数提高442%,显微硬度提升9%。奥氏体晶界处和晶粒内部存在一定变形,并形成大量取向差小于2°的晶界,导致几何必要位错密度较高。奥氏体相中N元素质量分数为0.893%。与铁素体相相比,奥氏体相中Cr元素质量分数增加0.179%,Ni元素质量分数减少0.219%,Mo元素质量分数减少1.07%。结论 气流再压缩等离子重熔可显著提高双相不锈钢2205激光焊缝表面的奥氏体相含量,并提升焊缝表面显微硬度。尽管奥氏体相中Mo元素含量降低,但由于N元素含量提高,重熔焊缝中奥氏体相的耐点蚀性能优于铁素体相。
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  熔化极气体保护自动焊技术在厚壁高强钢SX780CF上的应用研究

  全俊豪, 张佼, 邓小川, 邹刚, 任国清

  精密成形工程. 2026, 18(5): 140-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.013

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  目的 探究将熔化极气体保护自动焊技术应用于SX780CF厚壁高强钢3G（立焊）和4G（仰焊）位置焊接的可行性及工艺方法,为水电领域抽水蓄能高强钢全位置自动焊的应用及工艺优化提供依据。方法 设计适用于SX780CF厚壁高强钢的坡口形式,采用混合气体（Ar+CO₂）与实心焊丝脉冲工艺,运用自动焊设备在3G和4G位置分别完成60 mm厚SX780CF高强钢的焊接。利用电子万能试验机、摆锤冲击试验机和维氏硬度计测试焊接接头力学性能,利用光学显微镜分析接头微观组织,探究组织演变对力学性能的影响。通过TOFD（超声衍射时差法）无损检测仪检测焊接接头内部缺陷,评估接头质量。结果 SX780CF在3G和4G位置的自动焊焊接接头均满足GB 50766—2012力学性能要求。其中,4G接头因熔池体积小、焊道薄,冷却速度显著高于3G接头,导致其组织中硬脆相比例增加,硬度值高于3G接头,但-40 ℃低温冲击吸收功低于3G接头。TOFD检测结果显示,2种位置的焊接接头内部结果均符合I类焊缝合格标准,未发现未熔合、裂纹等缺陷。结论 将熔化极气体保护自动焊技术应用于SX780CF厚壁高强钢全位置焊接具有工程可行性。通过优化焊道排布与工艺参数,可在各位置获得合格焊缝。
钢铁成形
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  磁场强度对Al-7Si-0.3Mg-1Fe合金组织及性能的影响

  徐杰, 冯晓威, 宋彬, 王兵, 毛红奎

  精密成形工程. 2026, 18(5): 149-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.014

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  目的 系统探究不同磁场强度对Al-7Si-0.3Mg-1Fe合金微观组织、晶粒尺寸及力学性能的影响,重点分析磁场对富铁相形态的调控作用及其分布规律,以揭示电磁泵技术在铝合金深度除铁和性能优化中的作用机制,为开发高效、环保的铝合金净化工艺提供理论依据。方法 采用直流电磁泵浇注系统浇注试样成型后,沿纵向切割铸锭,分别取顶部（N极区）、中部和底部（S极区）样品,利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）观察和分析其微观组织及富铁相形态;采用X射线衍射仪（XRD）鉴定其物相组成;通过万能拉伸试验机测试合金的力学性能（屈服强度、抗拉强度及延伸率）;利用Image Pro Plus软件定量统计晶粒尺寸分布。结果 当磁场强度由150 mT增至200 mT时,中间区域的富铁相由针状β-AlFeSi相转变为鱼骨状α-AlFeSi相;在300 mT条件下,N极和S极区域的富铁相进一步演化为块状β-AlFeSi相。Fe元素分布显著受磁场调控：随磁场强度的增加,两极区域（N、S极）Fe含量富集（300 mT时质量分数达1.25%）,中间区域Fe含量则降低（300 mT时降至0.44%）。平均晶粒尺寸随磁场强度的增加而增大：在150 mT时,平均晶粒尺寸约为490 μm,在300 mT时,平均晶粒尺寸增至约660 μm。磁场增强了晶粒尺寸分布的不均匀性,两极区域晶粒粗化现象更为显著（在300 mT时,S极区晶粒尺寸>800 μm的占比达35%）。抗拉强度由150 mT时的173.89 MPa提高至300 mT时的210.67 MPa（增幅约21%）;屈服强度由150 mT时的69.90 MPa增至300 mT时的80.10 MPa。综合力学性能指数（Q值）由150 mT时的256.60 MPa升至300 mT时的284.59 MPa,表明磁场强化显著提升了合金的承载能力。结论 磁场强度的增加有效调控了Al-7Si-0.3Mg-1Fe合金中富铁相的形态演变与分布规律,同时促进了晶粒粗化。这一过程显著提升了合金的力学性能,尤其是抗拉强度与屈服强度。研究表明,电磁泵技术通过定向迁移Fe元素和优化凝固过程,为Al-7Si-0.3Mg-1Fe的高效除铁与性能强化提供了可行的技术路径。
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  高温时效作用下1Cr11Co3W3NiMoVNbNB钢显微组织演变及力学性能变化

  周浩, 王梓为, 曾燕屏, 刘恒太, 白建强, 董树青, 李炜丽, 许征兵, 燕炜中

  精密成形工程. 2026, 18(5): 161-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.015

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  目的 研究1Cr11Co3W3NiMoVNbNB马氏体耐热钢在超超临界火电机组高温长时服役条件下的组织性能变化规律,为该材料在高温部件中的应用与寿命评估提供技术支持和数据依据。方法 在700 ℃下分别对时效500、1 500、3 000 h后的显微组织、力学性能进行系统分析。通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对显微形貌进行表征分析,并进行了室温拉伸、布氏硬度、冲击等力学性能试验,同时分别在600 ℃和620 ℃、初始应力300 MPa条件下开展应力松弛试验。结果 1Cr11Co3W3NiMoVNbNB钢经标准热处理后为典型的回火马氏体组织,随着时效时间的增加,马氏体板条宽度由最初的170 nm增至540 nm,当时效3 000 h后,马氏体板条形态已不太明显,时效前后晶界和晶内均存在富Cr的M₂₃C₆相、富W的Laves相以及富Nb的MX相。随着时效时间的延长,钢中析出相发生显著粗化。在力学性能方面,随着时效时间从0 h增至3 000 h,屈服强度由749 MPa降至458 MPa,抗拉强度由919 MPa降至673 MPa,布氏硬度从315HBW降低至221HBW。当时效500 h后,材料冲击功达到峰值58 J,较未时效状态17 J显著提高;此后随时效时间的延长而下降,当时效3 000 h时,材料冲击功降至27 J。600 ℃和620 ℃下的剩余应力分别为104 MPa和31 MPa。结论 在700 ℃长时时效后,组织稳定性差,马氏体板条宽化、粗化并出现亚晶,位错密度降低,析出相显著长大,对材料的强度、硬度及韧、塑性削弱程度较大,同时抗应力松弛性能较差。
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  临界区退火对10Mn体系中锰钢组织与性能的影响

  彭福官, 余德孙, 张洁琦, 冯美龙, Wang Sai

  精密成形工程. 2026, 18(5): 171-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.016

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  目的 探究不同退火温度对10Mn体系中锰钢微观组织与力学性能的影响规律,以确定获得最佳综合性能的退火工艺参数。方法 通过真空熔炼、固溶处理、热轧及不同温度的退火工艺制备实验钢。利用扫描电镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）和X射线衍射（XRD）进行微观组织表征,并结合万能拉伸试验机测试其力学性能。结果 随着退火温度升高,显微组织由轧态的板条状逐渐演变为铁素体与奥氏体共存的双相等轴形态。奥氏体体积分数随温度的升高持续增加,在600、650、700 ℃时分别为19%、38.9%和41.5%。奥氏体的平均碳含量则呈现先增后降的趋势,并在650 ℃时达到峰值。力学性能测试结果表明,650 ℃退火的试样综合性能最优,其屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别达到801 MPa、1 012 MPa和54.6%。结论 在650 ℃退火时,奥氏体体积分数与其稳定性之间达到最佳匹配,能够在变形过程中持续激发TRIP效应,有效促进应变硬化并改善塑性协调能力,最终使材料获得高达55.2 GPa·%的强塑积,展现出优异的强塑性匹配。
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  不同降维策略对铸钢力学性能预测的影响研究

  唐彬皓, 孟正华, 马强, 吕书林

  精密成形工程. 2026, 18(5): 179-187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.017

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  目的 利用机器学习模型对铸钢的力学性能进行精准预测,避免冗杂特征的干扰,探究有效的降维策略,对铸钢件抗拉强度、屈服强度和硬度数据进行降维,实现精准预测并提高预测效率。方法 基于铸钢的“材料组织成分和热处理工艺-力学性能”数据集,系统比较了Spearman相关性分析、Adaboost重要度分析及基于遗传算法的特征选择方法3种降维策略在采用组合决策树、随机森林、极限梯度提升算法（XGBoost）、BP神经网络、Stacking模型5类机器学习算法时的模型性能。结果 屈服强度、抗拉强度和硬度的决定系数在降维策略和机器学习模型的正交实验下的最大值分别为0.9、0.94、0.902。屈服强度预测精度最优组合为Spearman特征选择法+RF模型,抗拉强度预测精度最优组合为Spearman特征选择法+Stacking模型,硬度预测精度最优组合为遗传算法特征选择法+RF模型。RF特征重要度分析结果表明,C、Mn、Mo等元素及热处理工艺对铸钢力学性能影响显著。结论 本研究系统评估了不同降维策略与机器学习算法的组合效能,合理的降维策略搭配一定的算法模型能有效提高模型预测精度,为铸钢材料设计提供了重要理论依据,对推进铸造技术的智能化发展具有实践指导意义。
难熔金属成形
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  双激光跟随打印98W合金梯度工艺-组织-压缩性能研究

  陈涛, 汪亮, 戴冬华

  精密成形工程. 2026, 18(5): 188-199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.018

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  目的 针对单激光粉末床熔融（SL-PBF）增材制造高比重98W合金易产生孔隙和裂纹等问题,提出了双激光跟随打印（DL-PBF）高比重98W合金一体成形技术,以实现半球薄壁结构高质量成形。方法 研究支撑类型（块体支撑和网格状支撑）和工艺参数对高比重98W合金1/8球面结构（壁厚3 mm）沿高度方向残余孔隙、显微组织、残余应力和尺寸精度的影响规律,以确定DL-PBF成形高比重98W半球壳体结构的支撑类型与最佳工艺参数。结果 块体支撑易引起结构顶部发生凸起缺陷,且底部区域形成细小等轴晶（尺寸13.8 μm）,而顶部区域形成柱状晶（尺寸16.9 μm）。当采用优化工艺参数后,DL-PBF成形的98W合金极限抗压强度和压缩率分别为2 262.3 MPa和38.5%。当激光功率较高（P=225 W）时,结构顶部易产生较大尺寸残余孔隙且沿高度方向壁厚变化较大（最大3.4 mm、最小3.32 mm）;当激光功率较合适（P=195 W）时,结构沿高度方向截面近乎致密、无微观裂纹,平均壁厚为3.25 mm。结论 基于1/8球面结构沿高度方向二维截面积减小引起的热积累和残余孔隙演变规律,提出了高度方向梯度能量密度策略,实现了壁厚4 mm、高度40 mm的半球结构稳定无缺陷成形,为高比重W合金复杂结构高质量成形提供数据支持。
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  正弯月非球面玻璃透镜多站式模压成型的温度优化研究

  周剑, 方东升, 黄保成

  精密成形工程. 2026, 18(5): 200-215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.019

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  目的 针对典型正弯月非球面透镜,研究多站式玻璃模压工艺过程中的温度参数优化方案。方法 建立适用于七站式模压工艺的有限元仿真模型,分析各工位温度间的耦合关系,生成合理的温度数据集。系统探究加热、模压与冷却阶段中关键温度参数对透镜成型质量的影响,进而开展温度参数的优化设计。结果 在加热与模压阶段,模压温度对透镜成型完整性具有决定性影响。P-SK57玻璃的最低有效模压温度为575 ℃,适当提高至585 ℃可增强温控调节的灵活性。为避免加热阶段产生过大热应力,第一站加热温度应低于415 ℃;第二站温度需高于玻璃转化温度,以降低模压阶段的玻璃内部应力;第三站温度则需与前两站协同调控,以实现良好成型效果。在冷却阶段,首站温度应低于玻璃转变温度（493 ℃）,但不低于455 ℃,以促进高温应力释放;第二站冷却温度宜控制在245~325 ℃之间,从而抑制因冷却速率过快而引起的残余应力激增。结论 本研究揭示了多站式模压过程中温度参数对透镜成型质量的影响机制,明确了各工位温度的优化设定区间,为保证透镜成型质量提供了理论依据与工艺指导。
高温合金成形
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  GH4169螺栓温滚丝成形热力耦合有限元仿真分析

  张辉, 黎向锋, 刘俊康, 柯书忠, 王立俊, 孙晓军

  精密成形工程. 2026, 18(5): 216-225. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.020

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  目的 探究GH4169螺栓温滚丝成形过程中热力耦合机理及多物理场演化规律,为后续开展工艺参数优化及螺纹质量提升工作提供明确的理论指导和模型支撑。方法 利用DEFORM软件建立包含传热与温滚丝加工两阶段的GH4169螺栓温滚丝热力耦合有限元模型,基于此模型对螺纹成形过程的温度场、应力场、速度场及成形力进行数值模拟与理论分析,通过红外测温与滚丝实验对仿真模型的温度及成形力进行验证。结果 实验与仿真模型在冷却阶段的温度误差控制为0.9%,成形阶段的温度误差为7.7%,成形力误差为11.3%,所建模型能够模拟螺纹温滚丝成形过程。工件内部形成由塑性变形生热与喷雾冷却共同作用的“三区域”温度场：中心区域温度均匀（极差<5 ℃）,表层滚压区温差约100 ℃,上下端面温度降至230 ℃;牙底为三向高压应力区（峰值约1 560 MPa）,牙侧以高剪切应力为主,牙顶交替承受径向压缩与轴向拉伸,为潜在拉伸失稳区;滚压接触区的速度场呈现出“低速紊乱-局部高速-沿轮廓均匀分布”的趋势,牙侧材料塑性流动速度的不对称性是牙顶产生折叠的重要诱因;成形力随变形速率变化显著,在进给阶段后期内因加工硬化,成形力达峰值约83.5 kN,于静滚压时随应力释放而下降。结论 所建立的有限元模型能够准确反映GH4169螺栓温滚丝成形过程的热物性规律,揭示牙顶折叠的形成机制,为温滚丝工艺研究提供指导。
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  铸态Ni-Cr-Co基高温合金热变形行为及热变形组织模拟研究

  沙磊, 汪兵兵, 钟康迪, 马平东

  精密成形工程. 2026, 18(5): 226-238. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.021

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  目的 研究一种铸态Ni-Cr-Co基高温合金的宽温度和应变速率范围条件下的热变形行为,分析变形温度和应变速率对流变应力的影响规律和特征,利用元胞自动机（CA）方法建立合金热变形微观组织演化预测模型,为预测并控制高温合金热变形组织演化和优化热加工工艺提供理论依据。方法 在温度1 020~ 1 140 ℃、应变速率0.01~10 s^-1及应变0.16~0.92条件下,在热模拟试验机上对均匀化热处理后的试样进行等温热压缩试验,利用光学显微镜（OM）、电子背散射衍射（EBSD）等表征手段观察不同变形参数下压缩试样的显微组织,分析动态再结晶（DRX）行为。基于流变应力数据和位错密度理论,利用Matlab构建合金热压缩微观组织CA预测模型,并通过实验结果进行对比验证。结果 铸态Ni-Cr-Co基高温合金流变应力随变形温度的升高或应变速率的降低而下降,流变应力变化呈现动态再结晶典型特征,在低温（1 020~ 1 050 ℃）大应变下,晶界开裂导致流变应力持续下降。合金热变形温度敏感性指数θ绝对值随应变速率的增加而增大,高应变速率下绝热升温效应加剧动态软化作用,应变速率敏感性指数m与温度呈正相关关系,在1 080 ℃以上m值显著增加。所建CA模型在1 020 ℃和1 140 ℃条件下对DRX体积分数和晶粒尺寸的预测值与实验结果的平均相对误差均在10%以内,可实现对合金变形后微观组织的模拟预测。结论 铸态Ni-Cr-Co基高温合金热变形过程中变形温度和应变速率对流变行为影响显著,低温变形时,晶界开裂是导致流变应力下降的主要原因,温度和应变速率敏感性指数与动态软化过程密切相关。所建立的CA模型能有效模拟合金热变形中的微观组织演化,为优化热加工工艺参数提供了可靠的理论支撑。
先进制造技术与装备
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  基于机器学习的柔性三维热拉弯回弹预测研究

  高嵩, 王俊, 邢亚生, 孙荧力, 孙宪萍, 李奇涵, 王宗浩, 王国涛

  精密成形工程. 2026, 18(5): 239-247. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.022

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  目的 通过机器学习方法预测三维热拉弯的回弹量,以解决传统解析方法在复杂工艺参数下计算繁琐、流程复杂等问题。方法 首先进行了TC4钛合金三维热拉弯试验,探究不同工艺参数对成形质量的影响,随后构建了三维热拉弯数值仿真模型,并验证了数值模型的准确性,然后通过参数化建模方法,获得了包括温度、水平弯曲角度、垂直弯曲角度、摩擦系数4个参数在内的2 430组高质量的训练数据集,最后构建了极限梯度提升（XGBoost）和随机森林（RF）2种机器学习预测模型,通过对预测结果的分析,证明预测模型的准确性,然后与试验数据进行对比,以此来验证模型的有效性与稳定性。结果 XGBoost算法的决定系数R²达到0.98,均方根误差（RMSE）为0.55,随机森林算法的决定系数R²为0.94,RMSE为0.63。结论 XGBoost算法表现出最高的预测精度,且XGBoost算法对三维拉弯回弹量的预测误差不超过3.4%。说明通过XGBoost算法可以实现多点三维热拉弯成形回弹变形的高精度预测。
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  轮毂轴承单元法兰螺栓断裂失效分析

  张昊, 李学刚, 纪宏超, 孙超凡, 付海兵

  精密成形工程. 2026, 18(5): 248-258. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.023

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  目的 分析并解决某家用汽车左后轮轮毂轴承单元五颗高强度螺栓在Vm工况（针对新研发汽车的路况测试）下全部断裂导致车轮脱落的问题。通过对失效螺栓进行系统研究,找出断裂的根本原因并提出切实可行的改进措施,以确保汽车轮毂螺栓的可靠性与安全性。方法 采用断口形貌观察、金相组织检测、化学成分分析、硬度测试、轴承螺栓牢固性能试验以及仿真验证等手段。通过与同批次未使用样件进行对比,分析断裂螺栓的失效机理。结果 因机械损伤引发应力集中,进而导致疲劳断裂,疲劳裂纹主要源于螺纹根部的表面损伤区域。具体的外部因素包括车轮多次拆装导致拧紧力矩不足（低于推荐值）以及未使用刹车盘定位孔导致螺栓应力集中。而内部因素则为螺栓材料中存在尺寸20~30 μm的夹杂物颗粒,降低了材料的疲劳强度,从而加速了螺栓的失效。结论 根据实验结果,总结了螺栓断裂的失效机理,发现疲劳裂纹的形成与外部拧紧力矩不足（主要原因）、刹车盘定位孔未规范使用以及螺栓材料中的夹杂物颗粒密切相关。一般耐久性试验结果表明,当拧紧力矩不足时,螺栓会过早断裂。而一般耐久性仿真分析结果表明,预紧力不足导致被夹紧件最大滑动距离增大。预紧力不足会增加微动磨损,引发螺栓机械损伤导致的疲劳断裂。为了防止类似事故的发生,提出了改进措施：严格按照标准力矩拧紧螺栓,并在重复拆装时适当提高拧紧力矩;规范使用刹车盘定位孔;优化冶炼工艺以减少夹杂物,并加强热处理质量控制,提升材料的均质性和疲劳强度。
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  缩径量对薄壳缩径流动特征的影响研究

  项锦成, 钟武, 王晓琳, 王军, 陈伟, 李红军

  精密成形工程. 2026, 18(5): 259-267. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.024

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  目的 针对薄壳环矢缩径成形过程中材料流动机制尚不明确的问题,进一步明确缩径量对材料流动规律的影响,以指导工艺参数的优化,提升薄壳件成形质量与稳定性。方法 选取外径6.8 mm、壁厚0.2 mm的Q255薄壳作为研究对象,基于弹塑性理论建立薄壳微元模型,利用Ansys Workbench有限元软件进行仿真模拟。通过改变缩径量,结合节点追踪法,系统研究了材料流动规律及应力应变分布特征,并通过成形实验验证数值仿真结果的准确性。结果 材料在缩径过程中呈现显著的双向流动特征,即径向向模具中心汇聚,同时沿轴向向两端扩散;随着缩径量增加,材料流动范围和局部刚度提高,抗皱能力增强,但当缩径量超过一定临界值时,位移梯度及其波动指数会急剧升高,破坏流动均匀性并引发局部应力集中、壁厚减薄与皱褶等缺陷。当缩径量为0.8 mm时,材料流动最为均匀,位移梯度与波动指数处于较低水平,成形稳定性显著提升。结论 研究揭示了缩径量对薄壳材料流动调控的影响机制,当缩径量为0.8 mm时,可有效改善材料流动均匀性并提高成形稳定性,为环矢缩径工艺参数优化提供了理论与实验依据。
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  基于扇形排列的多点柔性拉弯模具头体设计及有限元分析验证

  林伟辉, 杨文举, 张炜, 钟李欣, 付甲, 刘若璇

  精密成形工程. 2026, 18(5): 268-276. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.025

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  目的 设计一种新型扇式排布的多点柔性拉弯模具,并为其头体设计提供理论支持。方法 基于平行阵列和扇式阵列下拉弯模具的受力特性分析,提出了一种新的扇式排布设计方案。通过贴合假设,建立了头体半径与型材成形半径、贴合间隙及头体宽度之间的关系;同时基于变形阶差假设,得到了贴合弦长、成形半径、贴合间隙和变形阶差之间的理论关系。进一步地,针对不同成形工况需求,构建了完整的头体设计流程,并采用有限元方法对比分析了多点接触成形与全接触成形的效果。结果 所建立的关系式为头体设计提供了坚实的理论支撑,且有限元分析结果表明,扇式多点柔性拉弯模具展现出优异的成形性能,其效果与全接触成形相当。结论 扇式多点柔性拉弯模具具备良好的多工况适应性和显著的应用前景,具有重要的工程价值。
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  知识库增强的生成式大模型注射成形工艺智能优化方法

  朱宁迪, 潘毅峰, 姚涵非, 周璟宁, 蔡骐泽, 吕绎如, 周飞, 焦晓龙, 赵朋

  精密成形工程. 2026, 18(5): 277-287. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.05.026

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  目的 针对注射成形工艺调试依赖经验、试错成本高、周期长的问题,提出知识库增强的生成式大模型智能优化方法,旨在探索人工智能在制造工艺优化中的应用。方法 构建融合领域知识与实时反馈的优化框架,首先自动搜集注射成形工艺相关中英文文献共819篇;其次通过文档切分、嵌入模型处理,将文档信息转化为大模型可理解的向量知识库;最后结合本地部署的生成式大模型,根据制品实际与目标质量的偏差,动态生成参数调整建议,并提供推理依据。结果 实验结果表明,所提出的知识库增强生成式大模型方法在PC和PMMA等多种材料的注射成形优化中均能在3轮内精准收敛至目标质量。与无知识库增强的大模型相比,后者因采用参数空间中心点初始化且缺乏对材料特性和成形机理的理解,导致初始保压压力设置过低、首轮偏差较大,并出现参数反向调整等不合理操作;与传统人工试错方法相比,后者依赖经验判断,优化路径主观性强,在相同任务中需7轮以上迭代才能达标,而本文方法通过知识库增强的自动推理显著缩短了调试周期。结论 本文提出的方法将工艺机理与智能推理相融合,显著提升了注射成形工艺优化的效率与泛化能力,为大模型在工业制造中的可靠应用提供了有效路径。