2026年, 第18卷, 第6期　
刊出日期：2026-06-10

  

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新材料及异种材料连接
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  树脂基复合材料与轻质金属异质连接技术研究进展

  杨博麟, 傅孟春, 林盼盼, 林铁松, 何鹏

  精密成形工程. 2026, 18(6): 1-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.001

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  随着航空航天、新能源汽车、高端装备制造等领域对轻量化、高性能结构需求的日益增加,树脂基复合材料与金属构成的异质结构因其能够综合发挥材料各自优势且兼具轻量化与高比强度而得到广泛关注。然而,二者在物性、表面能及变形行为等方面存在显著差异,连接界面易出现残余应力集中、界面脱粘和热损伤等问题,限制了接头的服役可靠性。本文综述了树脂基复合材料与典型轻质金属（铝合金、钛合金、镁合金及高强度钢）连接技术的研究现状,包括机械连接、胶接连接、先进焊接（高能束焊接、固相焊接）以及混合连接四大类技术的基本原理、工艺演变、界面调控策略与接头性能特征,重点聚焦于连接界面的形成机制、界面增强策略,对树脂基复合材料与金属连接技术的发展趋势进行了展望。
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  高焊速下不同激光摆动方式对AMB激光焊接多层铜箔与镀镍铜片的影响研究

  郭俊卓, 李俐群, 李昊岳, 宫建锋, 夏鸿博, 李中兵, 曾祥兵, 张传健, 陈成兵, 孙义坤, 张道洋, 袁定凯, 赵立娜

  精密成形工程. 2026, 18(6): 16-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.002

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  目的 探究高扫描速度（300 mm/s）下,直线形、圆形和“8”字形3种激光摆动方式对可调模式光束（Adjustable Mode Beam,AMB）激光焊接焊缝质量的影响规律及机制,为工艺优化提供依据。方法 采用AMB双光束激光器,对32层的6 μm厚铜箔与0.2 mm厚镀镍铜片（镀镍层0.1 μm）进行叠焊试验。通过金相分析熔深、熔宽及气孔率;利用高速摄像和落尘采集纸观测飞溅行为;测试焊缝电阻与抗拉剪性能,并计算波动性来评估工艺适用性;结合MATLAB计算能量分布,揭示不同摆动方式对焊缝成形及质量的影响机制。结果 与不摆动相比,直线形摆动方式下焊缝气孔率降低1.9%,飞溅数量少且尺寸较小,熔深波动性降低4.1%,电阻值最低且抗拉剪性能最高,性能波动最小。圆形和“8”字形摆动方式均导致气孔缺陷加剧,并出现大尺寸飞溅,电阻升高且抗拉剪性能下降,波动性显著增大。能量分布计算显示,圆形和“8”字形摆动方式因轨迹重叠/交叉产生局部能量过高、能量分布不均的现象;直线形摆动能量分布均匀。结论 在高焊速下,摆动频率与焊速不匹配会导致非直线形摆动周期无法有效交互,产生局部能量累积,加剧焊缝缺陷。直线形摆动因路径简单、无重叠交叉、能量分布均匀,可获得最佳焊接质量与工艺可重复性。在本试验参数条件下,与其他2种摆动方式相比,高扫描速度下直线形激光摆动方式是更好的选择。
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  冷丝辅助激光-电弧复合焊对铝合金气孔与组织性能的影响

  金涛, 刘瑞琳

  精密成形工程. 2026, 18(6): 28-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.003

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  目的 针对铸造铝合金激光-电弧复合焊接气孔缺陷突出的问题,探究冷丝辅助工艺对焊缝成形、微观组织、元素分布及力学性能的影响,揭示冷丝调控熔池行为及抑制气孔的机理。方法 以ZAlSi20铸造铝合金为研究对象,采用ER4043焊丝进行冷丝辅助激光-电弧复合焊接。在激光功率为1 800 W、电弧电流为170 A、焊接电压为22.1 V条件下,对比无冷丝（0 m/min）与有冷丝辅助（3 m/min）2种工艺。通过X射线探伤统计气孔分布,采用光学显微镜、SEM/EDS分析微观组织与元素分布,测试接头显微硬度与室温拉伸性能。结果 冷丝辅助使焊缝正背面成形光亮连续,X射线探伤显示,气孔缺陷得到抑制,气孔由集中分布的大尺寸转变为少量弥散的小尺寸。晶粒由粗大柱状晶转变为细小等轴晶,Si元素分布均匀化,焊缝中心Si含量（质量分数）由9.78%~14.65%的梯度分布变为整体均匀分布,偏析程度降低。焊缝区平均显微硬度由83HV提升至87HV,抗拉强度由220 MPa提高至223 MPa（母材221 MPa）,断裂位置由焊缝转移至母材。结论 冷丝辅助通过增强熔池对流,同步细化晶粒并均匀化元素分布,从物理上阻碍气泡合并长大,从而抑制气孔;组织与缺陷的协同优化使接头力学性能提升至母材水平。
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  热输入对Q420钢气电立焊接头组织及性能的影响

  龙汉新, 王国平, 王平鑫, 蔡睿眸

  精密成形工程. 2026, 18(6): 37-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.004

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  目的 分析热输入对Q420低合金高强钢厚板气电立焊接头组织及性能的影响规律,揭示热输入、组织及性能的内在联系。方法 采用大线能量气电立焊方法对40 mm厚Q420钢板进行焊接,利用光学显微镜、扫描电镜等方法分析热输入对Q420钢大厚板气电立焊接头显微组织的影响,利用拉伸实验机和冲击实验机对接头的抗拉强度、屈服强度和低温（-40 ℃）冲击性能进行评估。结果 采用气电立焊法可以实现40 mm厚Q420钢的焊接,获得了无可见缺陷的焊缝;随着热输入的增加,焊缝熔宽增大,最大宽度达41.2 mm;铁素体含量随着热输入的增加而增加,其形态由条状向粗大块状转变;粗晶区以铁素体为主,边界处析出贝氏体和珠光体;随着热输入增大,铁素体尺寸增大,形成粗大的块状铁素体,贝氏体向平衡态的珠光体转变;热输入的增加会导致接头的拉伸性能下降,当热输入为205 kJ/cm时,其抗拉强度达到最大值546 MPa;当热输入增加到376 kJ/cm时,接头的冲击韧性随着热输入的增加而降低,线能量为376 kJ/cm时焊缝冲击韧性最低,为22.5 J。结论 热输入的增加导致了焊缝及热影响区粗大、块状铁素体和部分珠光体的产生,这些粗大的组织无法阻碍裂纹扩展,从而降低了接头力学性能。
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  Ti/Nb/Mo中间层扩散连接ZrC-SiC陶瓷/FeCrAl合金接头组织与力学性能

  邢丽丽, 石家建, 林金城, 刘素君, 冯业琨, 杨卫岐

  精密成形工程. 2026, 18(6): 46-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.005

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  目的 以Ti/Nb/Mo作为焊接中间层,采用真空扩散焊技术对ZrC-SiC/FeCrAl异种材料进行焊接。探究焊接工艺参数对接头界面微观组织演变及力学性能的影响。方法 利用扫描电子显微镜、能谱仪、电子万能试验机和显微压痕仪研究以Ti/Nb/Mo为焊接中间层时ZrC-SiC陶瓷与FeCrAl合金扩散焊的效果,分析不同焊接温度下ZrC-SiC/FeCrAl接头的界面结构、元素分布、力学性能及断口形貌。结果 在ZrC-SiC/Ti界面处,通过Ti与ZrC-SiC反应生成TiC_x、(Ti,Zr)₃Si等相,形成牢固的陶瓷侧界面;在Ti/Nb界面与Nb/Mo界面处,因元素互扩散形成均匀固溶体,其中Nb层可利用自身塑性变形有效释放接头残余应力;在Mo/FeCrAl界面处,则借助Mo与FeCrAl反应生成(Mo,Fe,Cr)_ss和μ-(Fe,Cr,Al)₇Mo₆反应层,构筑了可靠的金属侧界面。Ti/Nb/Mo复合中间层设计能够有效缓解接头残余应力,提升接头连接强度,接头抗剪切强度可达90 MPa。随着焊接温度的升高,接头剪切断口位置由Nb/Mo层间逐渐转移至靠近Ti层的ZrC-SiC陶瓷内部,断裂模式由韧性断裂转变为脆性断裂。结论 基于扩散焊技术,Ti/Nb/Mo中间层能够通过高效的冶金反应实现ZrC-SiC陶瓷与FeCrAl合金的可靠连接,且焊接温度对接头界面形貌和力学性能有显著影响。
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  新型核级镍基钎料特性及其316L不锈钢钎焊接头组织和性能研究

  丁怀博, 陈嘉诚, 蔡权

  精密成形工程. 2026, 18(6): 56-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.006

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  目的 针对新型燃料组件中核级Ni-Cr-P钎料钎焊接头性能不足的问题,设计并制备Ni-Cr-P-Ta新型镍基钎料,评估其在核级316L不锈钢钎焊中的应用潜力。方法 采用真空感应熔炼气雾化法制备Ni-12Cr-10P-4.4Ta钎料粉体,利用SEM、EDS、DSC等表征其形貌、成分及熔化特性;在不同钎焊温度、时间及间隙下对316L不锈钢进行真空钎焊,分析接头微观组织并测试室温和350 ℃下的拉剪强度。结果 钎料粉体为非晶态,元素分布均匀,固液相线温度为883~958 ℃;重熔后形成Ni基固溶体与(Ni, Cr)₃P共晶组织,Ta元素主要分布在Ni基固溶体中。在最佳工艺（1 000 ℃,50 min）下,焊缝中(Ni, Cr, Fe)₂P与Ni基固溶体均匀交替分布,室温及350 ℃抗剪强度分别为74.8 MPa和61.9 MPa。小间隙（10~30 μm）有利于提高强度,当间隙≥90 μm时,强度显著下降。结论 新型Ni-Cr-P-Ta钎料具有良好的熔化特性与填隙能力,通过优化工艺可获得性能优良的接头。本研究可为提升核级不锈钢钎焊接头长期服役性能提供材料与工艺基础。
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  摆动频率及焊后热处理对7A52铝合金MIG焊接接头性能的影响

  李守根, 杜思诺, 祁式孔, 曾才有, 朱加雷, 潘静豪, 段继鑫

  精密成形工程. 2026, 18(6): 66-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.007

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  目的 针对高强7A52铝合金在MIG焊接过程中易出现组织不均匀及接头性能下降的问题,系统探讨电弧摆动频率与焊后T6热处理对焊接接头组织演化及力学性能的调控作用,阐明二者的协同强化机制。方法 以7A52铝合金为研究对象,开展不同摆动频率条件下的坡口修复MIG焊接试验,并对焊接接头实施T6焊后热处理。同时通过微观组织分析、EDS能谱分析、显微硬度测试及拉伸性能测试对接头性能进行表征。结果 摆动频率的变化显著影响熔池流动行为,随着摆动频率的提高,焊缝组织由柱状晶向等轴晶转变,晶粒明显细化。经T6热处理后,焊缝区强化元素重新分配,析出相数量增多且分布更加均匀,焊接接头综合力学性能显著提升。在摆动频率为3 Hz并结合T6热处理条件下,焊接接头性能达到最优,其平均显微硬度为166HV,最高显微硬度达180.33HV,最大抗拉强度为472.28 MPa。结论 摆动频率与焊后热处理之间存在明显的协同强化效应,为7A52铝合金高性能MIG焊接接头的工艺优化提供了理论依据。
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  核电转子25Cr2Ni2MoV钢窄间隙焊接接头性能的热处理影响研究

  杨飞鹏, 吴海涛, 范阳阳

  精密成形工程. 2026, 18(6): 75-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.008

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  目的 研究热处理参数对焊接接头组织和性能的影响规律,为进一步优化性能提供理论和试验依据。方法 采用窄间隙氩弧横焊的方法完成了40 mm板厚的核电转子试板焊接,并对比了4种热处理工况（焊态、590 ℃×16 h、590 ℃×20 h、590 ℃×28 h）下焊缝的金属性能,对力学性能试验后的试样进行了光学显微组织分析、SEM扫描、电子背散射衍射等微观结构的定量表征。结果 与焊态相比,热处理后焊缝金属屈服强度普遍降低了100 MPa左右,抗拉强度降幅在70 MPa左右。焊缝金属的韧性在热处理后同步发生了大幅度降低,在室温20 ℃和0 ℃下,焊缝金属的冲击韧性普遍降低了50%以上。保温时间的延长对焊缝强度和室温冲击的影响降幅较为平缓,但是在0 ℃条件下,冲击韧性则表现出50%以上的减幅,且离散性更强。结论 晶界边缘的碳化物状态出现了显著变化,碳化物的析出数量和密度明显增加,形成了连续的碳化物析出相,在力学性能的外部载荷作用下,原有晶界的位错阻断作用大幅减弱,裂纹的快速扩展在宏观上表现为接头的拉伸性能和冲击性能严重劣化。
轻合金成形
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  基于RBMO-BP-MOPSO的铝材挤压成形能耗多目标优化研究

  李世宣, 陈家兑, 刘丹, 杨凯

  精密成形工程. 2026, 18(6): 85-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.009

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  目的 利用复杂截面薄壁铝型材挤压的数值模拟数据集和RBMO-BP神经网络,构建挤压能耗和温度均方差的预测模型,为铝型材挤压多目标优化与结果决策提供应用依据。方法 首先,构建1 mm壁厚复杂截面铝型材挤压有限元模型并进行数值模拟,利用仿真结果构建挤压过程数据集;其次,利用数据集对构建的RBMO-BP神经网络进行训练并预测;再次,建立铝材挤压成形多目标优化模型,利用RBMO-BP-MOPSO进行求解;最后,利用熵权法-灰色关联分析法对铝材挤压成形多目标优化结果进行决策。结果 与BP神经网络相比,MAE、MSE、RMSE、MAPE等指标RBMO-BP在挤压能耗预测方面分别下降了19.91 kJ、679.55 kJ²、23.73 kJ、1.61%,在出口温度均方差预测方面分别下降了1.83 ℃、5.09 ℃²、1.84 ℃、23.45%。利用熵权法-灰色关联分析法对RBMO-BP-MOPSO优化得出的Pareto前沿解进行决策,获得了最佳挤压工艺参数,该工艺参数相比于优化前的工艺参数,挤压能耗减少了14.22%,出口温度均方差减小了37.28%。结论 本研究通过数值模拟、数据预测、多目标优化方法的结合,精准预测了复杂截面薄壁铝型材挤压的能耗与温度均方差,优化了挤压工艺参数并且得以验证。结果表明,本文提出的复杂截面薄壁铝型材挤压多目标优化方法具有可行性和先进性。
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  AZ31镁合金单点渐进复合翻孔热成形工艺研究

  安治国, 胡献东, 张涛, 汤涌, 高正源

  精密成形工程. 2026, 18(6): 99-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.010

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  目的 以AZ31B镁合金板为研究对象,研究预制孔直径大小、进给速率、下压量及温度对单点渐进复合翻孔热成形区域成形质量的影响规律。方法 使用有限元仿真软件对厚度为2 mm的AZ31B镁合金板进行数值模拟,得出不同工艺参数对成形区域最小厚度与平均偏差的影响规律。通过多因素响应曲面法分析了不同工艺参数交互作用对制件成形质量的影响,得到最佳工艺参数组合并对其进行试验验证。结果 下压量与制件的最小壁厚成反比关系,与平均偏差成正比关系;成形温度对制件成形质量的影响较为显著,最小壁厚随着成形温度的升高而增加,在250 ℃以上的高温下,平均偏差值明显变小;进给率与最小壁厚成反比,平均偏差值在进给速率较小时变化更加明显;预制孔直径与制件成形区最小壁厚成正比,而与平均偏差成反比。结论 采用仿真模型能较为准确地模拟单点渐进复合翻孔过程,采用优化的工艺参数后,制件的最小厚度为1.66 mm,其平均偏差控制在3%内,成形温度、下压量及预制孔直径对成形质量的影响显著。
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  7系铝合金复合板盐雾环境下的腐蚀演化规律

  丹尼尔, 孟二超, 孙建林, 尚郑平

  精密成形工程. 2026, 18(6): 112-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.011

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  目的 探究7A52/7A01/7A63铝合金复合板在盐雾环境中的腐蚀行为及7A52/7A63层厚比对其耐蚀性能的影响。方法 采用中性盐雾试验、电化学阻抗谱、极化曲线测试,结合SEM、白光干涉共聚焦显微镜、XRD及EDS对复合板表面形貌、腐蚀产物物相及成分进行表征。结果 7A63因高Cu、Zn、Mg含量呈现晶间腐蚀与深腐蚀坑特征,7A52与7A01以均匀腐蚀为主,腐蚀随时间呈“膜层破坏-形成-稳定-破损”的动态演化规律。腐蚀产物分析结果表明,主要成分为Al₂O₃和Al(OH)₃,同时检测到AlCl₃的存在。腐蚀动力学曲线拟合显示,腐蚀产物不仅未能抑制腐蚀,还因Cl^-穿透和电偶效应呈“腐蚀产物促进腐蚀”特征。在盐雾腐蚀至144 h时,由于Zn-Al复合氧化物的致密化,材料表现出最佳的耐蚀性能,而随着腐蚀时间延长至240 h,膜层破损导致耐蚀性下降。当7A52与7A63层厚比为3∶5时,Zn相协同构建致密膜层,极化电阻R_p更高、腐蚀电流密度更低,耐蚀性优于1∶7体系。结论 复合板的合金成分与层厚比显著影响了腐蚀行为,优化7A52与7A63层厚比可提升膜层致密性,抑制Cl^‒侵蚀。
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  添加剂对再生铝耐腐蚀性能的影响

  袁声波, 周凡, 蒋佳君, 黄润, 顾炜, 金会心

  精密成形工程. 2026, 18(6): 123-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.012

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  目的 提升再生铝合金的耐腐蚀性能,以解决其在汽车、建筑等领域应用中面临的腐蚀问题,拓展再生铝的高性能应用。方法 通过向再生铝合金中添加0.5%（质量分数）精炼剂、0.6%（质量分数）铝硼中间合金及其复合添加物,采用熔炼处理技术,系统研究了不同添加剂对再生铝电化学腐蚀行为及浸泡腐蚀特性的影响。具体的实验方法包括极化曲线、电化学阻抗谱（EIS）和析氢失重等测试,评估各组样品的腐蚀电位、电流密度、电荷转移电阻等关键腐蚀参数。结果 复合添加的再生铝合金在腐蚀电位、电流密度、电荷转移电阻等方面表现出显著的改善。复合添加组的腐蚀电位升高至-0.480 V,腐蚀电流密度降至3.698 mA/cm²,电荷转移电阻增大至16.8 Ω·cm²。析氢速率和失重速率分别降至0.501 mL/(cm²·h)和361.92 μg/(cm²·h),明显优于单一添加剂及原料组。腐蚀形貌观察结果显示,复合添加样品表面腐蚀孔洞较小且分布稀疏,表明其耐蚀性能得到了显著提升。结论 复合添加剂显著提高了再生铝合金的耐腐蚀性能,提供了一种有效的组织调控方法,能够显著改善其电化学性能及腐蚀形貌。本研究为再生铝合金的耐腐蚀性能提升提供了技术路径和理论依据,为其在高性能领域的应用奠定了基础。
增材制造
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  基于深度学习的激光选区熔化残余应力预测与调控

  褚昭洁, 王瀚绪, 王俊杰, 惠记庄, 阎志强

  精密成形工程. 2026, 18(6): 135-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.013

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  目的 将深度学习与数值模拟相结合建立选区激光熔化（SLM）过程中的残余应力预测与调控模型。通过精确预测不同工艺参数和零件几何结构下的残余应力分布,进而实现对残余应力的主动调控。方法 提出深度学习与数值模拟相结合的方法,采用Adam算法优化的卷积神经网络（Convolutional Neural Networks,CNN）模型与AlSi10Mg粉末床的数值有限元分析相结合的方法,实现残余应力的预测与逆向调控。设计正交实验,获取不同工艺参数下残余应力的分布数据,用于训练深度网络模型并进行模型验证,同时开发了预测残余应力的专用软件。结果 在预测x、y两个方向的残余应力时,各项回归评价指标均显示出优异的预测精度,决定系数（R²）均大于0.99;尤为值得注意的是,x方向残余应力预测的平均绝对百分比误差（MAPE）低于0.5%。在工艺参数优化方面,针对不同目标函数得到了相应的最优工艺组合：当以最小化最大残余应力为目标时,最优参数为激光功率360 W、扫描速度695 mm/s;当以提升残余应力分布均匀性为目标时,最佳参数为激光功率361.21 W、扫描速度495 mm/s。结论 基于CNN模型建立的平板打印残余应力预测系统有优异的预测精度与泛化能力,可指导实践保证加工质量。
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  电子束增材制造镍基高温合金研究进展

  孙靖, 王捷, 蒋笑, 王超越, 印瑛, 张莹, 尹玉环

  精密成形工程. 2026, 18(6): 151-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.014

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  镍基高温合金电子束熔化增材（Electron Beam Melting,EBM）技术在航天发动机零件快速制造领域有广阔的应用前景,本文在大量文献分析的基础上,针对EBM成形镍基高温合金开裂的问题,从构件微观组织演变及元素偏聚行为角度综述了EBM制造镍基高温合金开裂机制与影响因素,并针对性地从后热处理、组织改善、成分调控等角度调研了EBM制造镍基高温合金构件裂纹抑制措施及效果。结果表明,EBM成形镍基高温合金构件成形高度方向呈现明显的粗大柱状晶生长趋势,开裂多发生于柱状晶边缘γ/γ′界面处并沿着大角度晶界急速扩展,在裂纹两侧存在明显的B、Hf、Zr等元素偏聚现象,进一步分析发现,在M₂B金属化合物与γ′相界面处存在纳米非晶层,充分验证了镍基高温合金增材制造构件中多为热裂纹。后续HIP热处理可促使构件中孔洞及微裂纹弥合,但HIP温度需达到γ′溶解温度线以上才会对裂纹弥合有明显效果,通过扫描方式优化可促使粗大柱状晶向等轴晶转变,成分调控可有效减小凝固温度区间,均对EBM制备镍基高温合金热裂抑制有明显效果,但均未形成统一准则。本文研究结果可进一步推进镍基高温合金电子束增材制造技术在航空航天领域的应用。
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  6201铝合金CMT+P电弧增材制造成形质量与组织性能研究

  陈奇, 刘岩, 王泽民, 莫色木呷, 李晓菲, 王梁宇, 陈嘉隆

  精密成形工程. 2026, 18(6): 171-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.015

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  目的 针对6201铝合金在航空航天、汽车制造领域的应用需求,解决其CMT+P电弧增材制造工艺参数优化及显微组织-力学性能关联研究不足的问题,为该合金增材构件生产提供适配工艺参数。方法 采用CMT+P技术,通过调控焊接电流与焊接速度,协同低热输入与脉冲熔滴过渡模式,研究其对6201铝合金增材件成形质量、力学性能及显微组织的影响。结果 当焊接电流为75~150 A时,单道多层墙体最大堆积宽度、有效堆积宽度、抗拉强度极差分别为3.08 mm、3.33 mm、9.03 MPa;当焊接速度为450~600 mm/min时,最大堆积宽度、有效堆积宽度、抗拉强度极差分别为0.57 mm、0.99 mm、12.45 MPa;单道单层与单道多层墙体最佳工艺参数均为焊接电流100 A、焊接速度500 mm/min,此时单道多层墙体抗拉强度达到最大为166.33 MPa,且为韧性断裂,断口处存在韧窝与少量气孔,其显微组织呈现等轴晶与柱状晶共存特征,晶粒尺寸、形态及分布皆较为均匀。结论 焊接电流与焊接速度对CMT+P增材制造6201铝合金成形质量及组织力学性能的影响显著,采用确定的最佳工艺参数可实现增材件成形与性能的协同优化,为6201铝合金增材构件的工程化应用提供工艺支撑。
钢铁成形
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  HRB400FR耐火钢筋的热变形行为及热加工图

  王晨浩, 王超, 刘承志, 郑志超

  精密成形工程. 2026, 18(6): 181-192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.016

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  目的 研究HRB400FR耐火钢筋在热压缩过程中的流变行为与微观组织演变规律,为其热加工工艺制定提供理论依据。方法 使用Gleeble-3500热模拟试验机开展16组热压缩试验,试验温度范围为850~1 050 ℃,应变速率范围为0.01~10 s^-1。以试验测得的真应力-真应变曲线为基础,构建了考虑应变耦合效应的改进型Arrhenius本构模型,并依据动态材料模型（DMM）理论绘制了相应的热加工图。采用电子背散射衍射（EBSD）分析微观组织与织构演变。结果 HRB400FR耐火钢筋在热压缩过程中呈现出明显的动态再结晶特征。通过将应变量耦合至Arrhenius模型本构方程,得到了适用于耐火钢筋的修正本构关系。利用该模型计算得到的流变应力预测结果与实验数据之间具有高度一致性,相关系数达到0.991 7,平均相对误差仅为0.99%,展现出较高的预测准确性。热加工图分析显示,材料在温度917~1 027 ℃及应变速率0.01~0.10 s^-1条件下,能量耗散效率达到最大值即η_max=37%,对应稳定加工区,显微组织呈现均匀细小的动态再结晶晶粒;而在高应变速率（10 s^-1）条件下,材料易发生流变失稳,显微组织表现为拉长且不均匀的纤维状晶粒。结论 建立的改进型Arrhenius本构模型和热加工图可为HRB400FR耐火钢筋的热加工工艺制定提供有效的理论基础与模型支持。
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  高强度抗震低Mo厚板耐火钢的开发

  程天乐, 万荣春, 戴志勇, 龚勋

  精密成形工程. 2026, 18(6): 193-200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.017

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  目的 为了开发具有优异抗震性能和高温强度的低成本、低钼（Mo）含量厚板耐火钢,设计并熔炼了2种Q355级别的低Mo试验钢（N1：基础成分;N2：添加约0.021% Nb,质量分数）。方法 利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对2种低Mo试验钢（N1和N2）进行表征,分析2种试验钢的显微组织演变规律。通过拉伸试验,对比了2种试验钢在室温和600 ℃时的综合力学性能,获得室温与高温抗拉强度、屈服强度、塑性和屈服强度比值等关键指标。结果 N1钢主要由铁素体（F）+珠光体（P）及少量贝氏体（B）组成,其中铁素体晶粒平均尺寸约为53.7 μm。N2钢中贝氏体含量增多,且铁素体晶粒尺寸显著细化,平均尺寸约为45.5 μm。在室温下,N1钢的屈强比为0.49~0.52;N2钢的屈强比为0.59~0.60。所有试验钢的屈强比均远低于建筑结构钢要求的0.8,具有高的抗震性能。在600 ℃高温下,N1钢的室温与高温屈服强度比值大于0.69,满足耐火钢力学性能的要求。结论 成功开发了N1和N2 2种试验钢,这2种试验钢均表现出优异的抗震性能和良好的耐火性能。特别是N2钢,室温强度显著提高,并在600 ℃高温下屈服强度接近240 MPa,达到了Q355级别耐火钢的标准。
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  船体双曲率板水火弯板工艺残余应力测试与仿真研究

  张保柱, 刘凯, 张庭伟, 乔英杰

  精密成形工程. 2026, 18(6): 201-208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.018

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  目的 探究水火弯板工艺引起的残余应力分布规律,为水火工艺的优化提供基础理论指导。方法 以AH36钢板（1 000 mm×800 mm×8 mm）为材料,经辊卷后进行水火弯板工艺热加工,形成双曲率板。分别设置了短加热线、交叉加热线和高热输入交叉加热线3种方案,并结合压痕法和有限元仿真方法,分析了不同方案的残余应力分布及变形。结果 实验与仿真结果均表明,不同加热路径残余应力差异显著：短加热线方案横向残余应力最大值达400 MPa（接近材料屈服强度）,引起了冷加工横向圆直径变大;交叉加热线方案的纵向残余应力幅值更大,但“拉-压”幅值较小,纵向翘曲变形较小;高热输入虽使残余应力升高,却因板材较薄,对横向圆变形与翘曲变形的增幅作用有限。结论 加热路径是影响残余应力分布的关键因素,交叉加热线方案可有效降低横向圆的变形,短加热线方案则易导致局部应力集中;增加热输入会导致残余应力增大,但不一定可以改变整体变形,应控制在合理范围内。
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  基于热影响的20Mn2钢链条耦合断裂微观组织模拟

  冯阔, 王会强, 申洺, 邓皓楠, 崔建英, 程明明

  精密成形工程. 2026, 18(6): 209-217. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.019

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  目的 针对国内某厂20Mn2钢链条服役中断裂的问题,以20Mn2钢为研究对象,探究其热处理阶段微观组织演变规律,明确链条断裂的根本原因。方法 采用800 ℃中频感应淬火+200 ℃左右低温回火工艺处理20Mn2钢,系统检测断裂链条的非金属夹杂、硬度、显微组织及断口形貌;截取直径20 mm圆柱样品,观察其90°扇形面,设定初始温度为800 ℃,借助COMSOL软件的3种相变模型模拟链条相变过程。结果 20Mn2钢链条断裂的根本原因是其内部存在氧化物夹杂、残留马氏体及未溶铁素体等组织缺陷;其中氧化物夹杂导致表面脆性增大（实测硬度458.6HV）,残留马氏体与未溶铁素体因与基体力学性能差异而形成应力集中敏感区;在服役交变载荷作用下,这些组织缺陷诱发疲劳裂纹萌生并加速扩展（断口观察可见贝纹线特征）,同时伴随材料疲劳极限下降、韧性降低,最终导致链条断裂。本研究创新采用COMSOL模拟淬火相变过程,直观揭示微观组织演变规律,为优化热处理工艺、提升链条服役可靠性提供新思路。
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  S34MnV钢的热变形行为及微观组织演变研究

  刘璇, 李洪杰, 景红, 张震, 胡成亮

  精密成形工程. 2026, 18(6): 218-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.020

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  目的 系统探究了S34MnV钢在热变形过程中的力学行为,重点探讨变形温度与应变速率对材料成形的影响,为该钢种的数值模拟与热加工工艺优化提供理论参考,同时为低合金钢热变形及组织演变研究积累基础数据。方法 利用Gleeble-3800热模拟试验机进行等温热压缩实验,模拟实际热变形过程。实验参数为变形温度950~1 250 ℃（间隔50 ℃）和应变速率0.1、1、10 s^-1,压缩变形程度控制在0.75,以反映材料在加工中的变形情况。采用金相显微镜对变形后试样的微观组织进行观察。结果 通过分析不同工艺条件下的流变应力曲线与峰值应力,构建了S34MnV钢的流变应力模型。研究提出了一种新的材料特征参数表达方式,并对现有应变补偿公式进行了优化,从而提高了对应力的预测能力。此外,明确了温度和应变速率对材料微观组织的影响规律。结论 优化后的应变补偿模型能够准确预测应力变化。热变形参数对S34MnV钢的成形行为影响显著,在较低应变速率和较高变形温度条件下,材料更易发生动态再结晶,有利于降低流动应力并提升晶粒均匀性。
难熔金属成形
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  极端工况下金属型核燃料棒制备技术：材料创新与工艺优化研究进展

  王延, 周弋凇, 谢旭峰, 胡红军, 钟韬

  精密成形工程. 2026, 18(6): 228-259. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.021

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  随着全球能源结构向低碳化转型,核能因其高能量密度与低碳排放特性成为关键能源形式。核燃料作为核反应堆的核心组件,其性能与安全性直接影响反应堆效率及可靠性。本文系统综述了金属型核燃料棒制备加工技术的研究现状与挑战,分别介绍了核燃料芯体与包壳材料的开发与应用、芯体-包壳相互作用以及先进制备工艺。研究表明,金属型燃料通常以铀为核心,其中合金元素对微观组织演变和相稳定性具有显著影响。芯体与包壳的紧密配合可能会影响两者相互作用。此外,在制备工艺中,铸造通常用于前期;共挤压技术可实现多层结构的高效成型,但仍需优化工艺参数、提高界面结合性能;轧制技术应用广泛,可以获得高质量的金属型燃料零件。在包壳材料方面,锆合金因低中子吸收截面与优异的耐腐蚀性仍为主要应用材料,但其高温氢脆与氧化问题亟待解决;SiC等新型包壳材料展现出事故容错潜力,但其抗辐照性能仍需进一步提升。在芯体-包壳相互作用机制中,化学扩散与热应力失配是导致界面失效的主因,需通过扩散屏障设计与材料匹配进行工艺优化。目前针对表面改性的研究持续深入,增材制造技术也为复杂结构燃料制备提供了新途径。
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  U-50Zr合金在核燃料领域的性能与应用潜力研究

  王兴栋, 易致豪, 田浩, 邓麒林, 史晓龙, 胡红军

  精密成形工程. 2026, 18(6): 260-274. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.022

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  随着核能技术的快速发展,对高性能核燃料材料的需求日益迫切。为应对核能发展对高性能燃料的迫切需求,以及克服传统UO₂燃料热导率低的固有缺陷,开发具有优异热物理性能的金属燃料至关重要。U-50Zr合金,以其独特的δ-UZr₂稳定相结构,展现出作为先进核燃料材料的巨大潜力。本文综述了该合金的制备方法、微观组织结构、力学性能以及热物理性能等方面的最新研究成果。重点聚焦其在轻水反应堆（LWR）事故容错燃料（ATF）中的应用场景,系统分析了不同制备工艺的优劣、性能影响因素及辐照行为特征,并与主流核燃料材料进行对比。研究表明,U-50Zr合金具有优异的热导率和较低的辐照肿胀率,能够在高温下保持良好的力学性能,显示出在轻水反应堆（LWR）燃料等应用中的巨大潜力。同时,合金的微观结构稳定性和相变行为对其性能具有重要影响,通过热处理和辐照处理可进一步优化其性能。此外,本文还探讨了合金与包壳材料的结合效果及影响因素,以及在实际反应堆中的辐照稳定性和安全性。综合现有研究,本文认为U-50Zr合金在核燃料领域具有广阔的应用前景,但仍需深入研究以克服现有挑战并实现广泛应用。
先进制造技术与装备
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  数值模拟驱动的三维零泊松比点阵结构优化设计

  冯小健, 雷志龙, 王鸿, 武浩, 钱一飞, 张羽图南, 张宏, 王世建

  精密成形工程. 2026, 18(6): 275-282. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.023

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  目的 建立一种通用、高效的设计方法,以实现从零泊松比到特定目标泊松比的三维点阵结构的自动化优化设计,为功能集成轻量化结构的制备提供理论基础与设计工具。方法 提出了一种基于正负泊松比单元组合的设计策略,通过将具有负泊松比效应的三维内凹点阵单元与具有正泊松比效应的体心立方支撑点阵单元进行拓扑组合,构建可调控泊松比的复合点阵结构。研究建立了一套集成参数化建模、有限元模拟与贝叶斯优化算法的自动化设计框架。具体流程如下：首先,利用Python脚本驱动Abaqus软件,实现点阵结构几何参数（如杆件直径、内凹角、单元尺寸等）的参数化建模;其次,在Abaqus中施加周期性边界条件,在单轴拉伸工况下进行静力学有限元分析,以精确计算结构的宏观等效泊松比;最后,将有限元分析结果作为响应,以目标泊松比（本研究以零泊松比为例）为优化目标,利用贝叶斯优化算法自动调整几何参数组合,进行多轮迭代寻优。该方法通过脚本自动化实现了“参数更新-模拟计算-性能评估-参数再优化”的闭环设计流程。结果 通过上述自动化设计框架对三维零泊松比点阵结构进行了优化设计。经过若干轮迭代后,通过贝叶斯优化算法成功寻得一组最优几何参数组合,经过有限元模拟及贝叶斯优化算法优化后,误差在10^-4数量级,极为接近理论零值。有限元模拟结果显示,在该最优参数下,内凹单元在纵向拉伸时表现出明显的横向膨胀行为,而BCCZ单元在纵向拉伸时则表现为横向收缩行为。2种相反变形效应的叠加在宏观尺度上相互抵消,最终实现了结构整体的零泊松比特性。结论 成功验证了基于正负泊松比点阵单元组合设计策略的有效性,并结合参数化有限元与贝叶斯优化算法,构建了一套高效、可靠的三维可控泊松比点阵结构自动化设计体系。变形机制分析结果表明,通过精巧的拓扑设计,可以实现不同泊松比效应在宏观结构层面的相互补偿,从而达到精确调控整体泊松比的目标。
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  压下率与高径比在拔长时对镦粗难变形区孔洞闭合的影响

  王杰, 余雨, 贾璐, 李景丹, 齐会萍

  精密成形工程. 2026, 18(6): 283-290. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.024

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  目的 针对铸锭过程中大型钢锭内部的孔洞问题,以铸态25Cr2Ni4MoV钢为研究对象,通过实验和模拟等方法探究其在锻压过程中锭子内部应力应变分布,确定最佳工艺参数。方法 采用Gleeble-3500热模拟试验机在温度为900~1 200 ℃、应变速率为0.05~5 s^-1条件下对25Cr2Ni4MoV钢进行压缩实验,得出应力-应变曲线,并将其导入Deform-3D有限元模拟软件中进行模拟。结果 在镦粗过程中,锻件端面与砧子接触区域产生了难变形区,此区域内孔洞在仅镦粗情况下无法闭合。在拔长阶段,第二道次下压后,随着压下率增大,难变形区域内等效应变值增大,静水应力增大,随着高径比减小,难变形区内z轴压应力增大,y轴压应力增大（第二道次压下方向）。当压下率为27%、高径比为0.6时,孔洞在第三道次结束后才能闭合。结论 当压下率为27%、镦粗后锻件高径比为0.6时,难变形区域内孔洞在拔长三道次结束后实现完全闭合。过大压下率可能导致锻件塑性不足,引起开裂、翻转90°时不稳定,产生弯曲和孔洞缺陷扩大等风险。
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  液压式耐张线夹压接过程金属流动仿真研究

  周潞潞, 刘梓涵, 李成睿, 柴敬轩, 郭军礼, 赵伯阳

  精密成形工程. 2026, 18(6): 291-303. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.025

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  目的 从根本上揭示液压式耐张线夹压接过程中金属流动行为与缺陷形成机理,优化压接工艺参数,预防因散股、防滑槽填充不足等而导致的断线事故,提升输电线路接头的力学可靠性与服役安全性。方法 基于冷压焊理论,建立了耐张线夹与JL1X/LHA1-800/550型导线的三维有限元模型,采用DEFORM开展压接过程仿真。通过分析耐张管与钢锚防滑槽、耐张管与导线外层的变形行为,系统研究金属流动竞争机制。设置模具运动速度分别为1 mm/s和5 mm/s,保压压力为20、30、40 kN,对比不同工艺参数下金属轴向流动速率、防滑槽填充状态、导线应力与损伤演变规律。结果 1）导线松股现象与压接后导线螺旋角α增大及钢芯、铝股异种金属轴向流动速度不一致有关,该现象在现有工艺条件下难以完全避免;2）耐张管嵌入防滑槽的充分程度与金属轴向流动速度密切相关,在合模阶段,金属轴向流动速度可达模具运动速度的5倍,高速流动导致防滑槽填充质量下降,尤其是中间槽区域填充不足;3）随着保压压力从20 kN增至40 kN,应力集中区域显著扩展,表明保压压力过大会加剧材料内部损伤。结论 现有研究对金属流动竞争与异质材料变形失配内在机理的揭示尚不充分。本研究基于冷压焊界面结合理论,分析了防滑槽填充不足与导线散股2类典型缺陷的金属流动竞争机制,并探讨了协同调控模具运动速度与保压压力的工艺优化思路。研究结果为耐张线夹压接工艺的机理分析与参数优化提供了理论依据。
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  轮毂轴承法兰盘多向分流成形及自动化生产单元研究

  李倩秋

  精密成形工程. 2026, 18(6): 304-314. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.06.026

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  目的 针对轮毂轴承法兰盘生产过程存在的成形工序多、生产效率低等问题,根据某型号第三代轮毂轴承法兰盘的结构特点,提出一种多向分流成形工艺,以提高生产效率及材料利用率。方法 首先将高温压缩实验得到的轮毂轴承法兰盘所用材料GCr15钢的真应力-真应变曲线导入Deform-3D中,对轮毂轴承法兰盘的多向分流成形过程进行了模拟分析,分析各冲头载荷-时间曲线、合模力、工件的等效应力场分布、等效应变场分布、关键模具应力分布等。然后根据模拟结果设计相应的模具结构并进行工艺试验研究,最后根据工艺流程设计基于总线控制的自动化生产单元,对生产单元布局及生产单元节拍进行研究。结果 试验得到的轮毂轴承法兰盘锻件充填饱满,没有发现折叠和裂纹等锻造缺陷,经过尺寸检测,均符合锻件图要求,与模拟结果一致性较好,且试验得到的各冲头的最大成形力和模拟得到的各冲头最大成形力误差均不超过3.24%,生产单元节拍为24 s。结论 本文提出的轮毂轴承法兰盘多向分流成形工艺是可行的,能有效提升轮毂轴承法兰盘锻件的材料利用率与生产效率,对该类零件的无飞边成形工艺及自动生产单元建设具有一定的指导意义。