2026年, 第18卷, 第9期　
刊出日期：2026-09-10

  

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聚合物高性能成形技术与应用
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  原位成纤与界面增容协同调控聚丙烯微注塑制品结构性能

  何峻巍, 刘桉琦, 蔡泊志, 蒋晶, 李倩

  精密成形工程. 2026, 18(9): 1-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.001

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  目的 探究微纤网络和相容剂对聚丙烯（PP）微注塑成形制品“皮-芯”结构和力学性能的影响规律。方法 基于“熔融共混-高速热拉伸”原位成纤技术,以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为成纤相、聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）为界面相容剂,制备PP微纤增强复合材料;采用微注塑成型工艺制备具有典型“皮-芯”结构的微制品。借助扫描电镜、偏振红外光谱和纳米压痕等手段,系统表征微制品内部PET微纤形态、分子链取向及局部力学性能,分析相容剂与微纤网络的协同作用对制品宏观和微观力学性能的影响。结果 PP-g-MAH的添加显著减小了PET分散相的相畴尺寸,当相容剂含量为1~2质量份时,在PP基体中形成直径约400 nm、分布均匀的PET微纤网络。该微纤结构与相容剂的协同作用使微注塑制品芯层厚度占比显著提高,并大幅增强PP分子链的取向程度,使皮层与芯层的取向差异趋于均匀化,芯层的硬度和弹性模量甚至可超越皮层。与未添加相容剂的PP/PET共混物相比,相容化微纤增强复合材料的微注塑制品屈服强度、杨氏模量和拉伸断裂能分别提高33.5%、306.3%和110.8%。结论 原位微纤网络结构与界面相容的协同效应可有效解决PP微注塑制品芯层取向程度低、模量不足等问题,为高性能PP微注塑制品的强韧化改性提供了一条新的工艺路径。
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  PMMA板高速冲击下的失效模型与验证

  陆梓桐, 路红瑜, 张云, 张晓雯, 颜悦

  精密成形工程. 2026, 18(9): 12-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.002

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  目的 针对航空透明件在高速冲击载荷下失效预测困难的问题,构建能够准确描述聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）高速冲击的失效模型,为透明件的抗冲击设计与安全评估提供理论依据。方法 基于分离式霍普金森压杆（SHPB）实验获取PMMA在高应变率下的应力-应变曲线,并据此标定DSGZ本构模型参数;在Abaqus中通过VUMAT子程序实现本构关系,并引入等效链段伸长量与静水应力耦合的失效判据（λ_fmax=1.155,p_c=80 MPa）描述材料失效行为。进一步开展直径8 mm钢球弹丸正入射冲击PMMA平板实验,获取破坏形貌、弹丸残余速度及损伤直径等关键响应指标,并建立对应的仿真模型,对不同冲击工况下的侵彻过程进行模拟验证。结果 SHPB仿真结果表明,DSGZ本构模型能够较好地再现PMMA在高应变率下的动态力学响应;弹丸侵彻仿真结果表明,所建立的损伤模型在破坏形貌、损伤区域分布及失效模式方面与实验观测具有良好的一致性。在定量指标上,弹丸残余速度的平均相对误差为6.06%,损伤直径的平均相对误差为2.16%。结论 所提出的联合等效链段伸长量与静水应力的失效判据能够有效描述PMMA在高速冲击条件下的失效行为。
轻合金成形
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  TA32带板电辅助冲压成形工艺及多场耦合数值模拟

  郑佳玲, 韩金全, 孙千玉, 曾钢, 万敏, 孟宝, 刘志刚

  精密成形工程. 2026, 18(9): 21-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.003

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  目的 针对采用传统热成形方式制造航空飞机带板零件时存在的工艺周期长、成形性能差等问题,进行电辅助冲压成形技术基础研究,以确定工艺方案设计和缺陷控制方法。方法 通过AutoFormR10软件进行数值模拟,确定了该零件无起皱开裂缺陷的成形方案,并基于传统热成形工艺的局限性,提出了电辅助冲压成形工艺。通过Abaqus数值模拟与热失稳图相结合的方式确定了最优的工艺方案,并开展了电场辅助冲压成形试验,对工艺方案进行了验证。结果 采用冲压成形的方式并降低模具翻边区域的高度,即可成形出无缺陷的带板零件;要将TA32坯料温度加热至800~1 000 ℃,需选择输出电流不低于1 700 A的直流电源;在电辅助冲压成形过程中,板料温度大幅下降,中心区域温度下降可达400 ℃,两侧靠近加强筋圆角处温度下降200 ℃;带板加强筋中间及圆角处同时为高应变区域和高应力区域,且温度低于安全加工窗口,故该区域最容易产生失稳缺陷;加强筋中间处安全温度窗口为740~860 ℃,圆角处安全温度窗口随应变变化而变化。结论 当加热后温度在950 ℃以上,并采用二次成形的方案,可以成形出无缺陷的带板零件,并通过电辅助冲压成形试验验证了此工艺方案的可行性。
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  均质化处理对铸态Mg-9Gd-3Y-2.2Zn-0.5Zr合金微观组织与力学性能的影响

  邹金超, 刘煜, 郭瑜, 张苗苗, 郑永林, 王艳艳, 高翔宇

  精密成形工程. 2026, 18(9): 32-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.004

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  目的 阐明均质化处理温度和保温时间对铸态Mg-9Gd-3Y-2.2Zn-0.5Zr微观组织、第二相演化及力学性能的影响机制。方法 通过TG-DSC确定合金均质化处理温度区间,并在480、500、520 ℃下分别保温4~ 20 h进行均质化处理,结合OM、SEM、XRD及力学性能测试,揭示了均质化处理过程中第二相演化与元素扩散对合金强塑性匹配的协同作用机制。结果 在均质化处理过程中,晶界处Mg₅(Gd,Y,Zn)脆性共晶相逐渐溶解,Gd、Y和Zn等元素向晶内扩散,并促进LPSO相形成与演化,使晶粒逐渐等轴化并趋于均匀。然而,过高温度或过长保温时间会导致晶粒粗化和LPSO相溶解,削弱其协调变形和强化作用。经过480 ℃× 8 h均质化处理后,合金获得较优强塑性匹配,因此该条件可确定为铸态Mg-9Gd-3Y-2.2Zn-0.5Zr合金较优的均质化处理工艺。其延伸率由铸态的4.59%提高至8.1%,约为铸态的1.76倍,且抗拉强度为186 MPa,未出现明显下降现象。结论 适当均质化处理通过脆性相溶解、元素扩散和LPSO相合理分布,使Mg-9Gd-3Y-2.2Zn-0.5Zr合金的强塑性匹配性得到有效改善,为该合金均质化处理工艺优化及后续塑性变形加工提供了实验依据和理论参考。
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  薄壁曲面钛合金罩体加工成型变形及颤振控制研究

  赵向杰

  精密成形工程. 2026, 18(9): 41-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.005

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  目的 提高TC4钛合金罩体数控铣削加工精度和稳定性,解决铣削过程中变形、应力集中与切削颤振问题,形成铣削工序系统的工艺优化方案。方法 分析钛合金罩体加工不合格的核心影响因素,基于钛合金热成形加工特点开展归纳分析;通过有限元仿真开展10~40 MPa夹持载荷下的力学分析,确定最优装夹参数;施加500 MPa等效切削载荷,对比不同车削接触点的应力分布规律,定位结构薄弱环节;设计中心顶杆辅助支撑方案并完成直径与预紧力双参数化优化,通过模态分析与振动传递特性仿真验证方案的颤振抑制效果。结果 夹持压力与罩体位移、应力呈严格线性正相关,30 MPa载荷下兼顾强度安全裕度与夹持刚度,为最优夹持参数;车削接触点距离中心越近,受力越恶劣,从中心7 mm至外缘28 mm处,最大等效应力下降20.7%,中心区域为切削薄弱环节;中心顶杆支撑优化后,振动传递率峰值由13.2降至1.0以下,峰值降幅超过92.4%,有效抑制切削颤振。结论 采用优化的30 MPa夹持载荷与参数优化的中心顶杆支撑方案,可有效控制钛合金罩体数控铣削的加工变形与颤振问题;前序热成形毛坯带来的变形遗传效应会影响铣削加工质量,该结论可为同类薄壁零件数控铣削高效稳定加工提供工程参考。
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  基于机理反演与数值模拟的铝合金转向节铸造缺陷协同优化

  宋金洲, 张鑫, 杨丽, 孟宪宇, 单际强

  精密成形工程. 2026, 18(9): 52-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.006

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  目的 针对A356铝合金转向节倾转重力铸造生产中废品率偏高的问题,探索有效的工艺改进方案,以降低铸件关键部位的孔隙率并提升产品成品率。方法 构建“缺陷表征-机理反演-工艺调控”的闭环研究框架。首先,利用X射线无损检测与扫描电镜（SEM）对铸件缺陷进行识别与分类,并统计各部位的废品率分布。其次,基于MAGMAsoft平台对充型流场、温度场及凝固行为进行多物理场耦合仿真,分析缺陷形成机制。最后,根据仿真结果提出多因素协同优化策略：在中心孔热节处增设补缩冒口,在厚大部位引入基于凝固时序控制的强制风冷系统,并将模具预热温度由450 ℃下调至400 ℃以构建合理的界面温度梯度。结果 缺陷检测识别出中心孔缩孔、减震器孔缩松及浇口卷气3类典型缺陷,其中中心孔处废品率高达37.3%。仿真分析表明,局部模数比过大引发的“孤立热节”效应及充型初期流速突变导致的湍流卷气是主要缺陷成因。工艺优化后,铸件关键部位的孔隙率由0.18%显著降至0.01%,优于VDG P201标准的一级要求。结论 所提出的补缩冒口设置、强制风冷及模具预热温度调控等协同优化措施能够有效消除热节与卷气风险,显著提升转向节的成形质量与成品率,可为同类铝合金铸件的工艺改进提供参考。
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  基于数值模拟的钛钢复合构件制备工艺研究

  张健健, 李育洛, 贾向坤, 李佩琪

  精密成形工程. 2026, 18(9): 66-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.007

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  目的 针对不同类型不锈钢在钛（Ti52）/钢复合构件生产过程中出现的热膨胀系数失配现象、冷却过程中产生的巨大残余应力以及复合构件出现的裂纹、冶金结合不佳等问题,分析不同类型的不锈钢对钛/钢复合构件残余应力的影响,探寻最佳的匹配材料。方法 采用ANSYS有限元分析软件结合JmatPro热物性参数计算工具,构建钛/钢复合构件热压数值模拟模型,对Ti52与不同类型不锈钢组成的钛/钢复合构件开展残余应力与剪切应力的数值模拟分析;同时,探究单一不锈钢材料不同热压温度对复合构件应力的影响规律,筛选出最优的不锈钢/Ti52钛钢复合构件。结果 数值模拟结果表明,2205双相不锈钢/Ti52钛合金复合构件表现最优,残余应力、剪切应力均为最小,分别为45.53 MPa和23.57 MPa;综合应力分布与组织分析结果,确认较优的热压工艺参数为850 ℃×1 h FC,在此工艺参数下,2205不锈钢组织并未发生转变,仍保持奥氏体+铁素体双相组织。结论 通过数值模拟分析得到较优的钛钢复合工艺参数,在理论指导试验的基础上,采用此工艺成功制得结合界面处无缺陷的Ti52钛合金/钢复合构件。
先进连接技术
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  TC4水冷板非真空扩散连接工艺研究

  于潭波, 侯睿, 卢振, 蒋少松

  精密成形工程. 2026, 18(9): 73-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.008

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  目的 针对船舶等领域大尺寸、复杂内流道TC4钛合金水冷板组件在传统真空热压扩散连接设备中因尺寸受限而难以实现整体成形的难题,开展非真空环境下热压扩散连接工艺研究,旨在提出一种适用于大型钛合金水冷板结构的高质量、高效率扩散连接方法。方法 采用“内部抽真空+惰性气体动态保护”的非真空扩散连接工艺,首先通过小试样在不同温度与压力下的扩散连接实验,研究工艺参数对界面焊合率与微观组织的影响,优化工艺参数;在此基础上,基于超塑成形设备,对TC4盖板与底板进行密封焊接、内部抽真空与持续氩气保护,在非真空炉膛中进行热压扩散连接;最后对成形件进行尺寸检测、气密与液压试验,并利用扫描电镜（SEM）分析界面微观组织,评估连接质量。结果 获得的最佳工艺参数为900 ℃、3.5 MPa、60 min,此时焊合率达99%,界面无缺陷,实现完全冶金结合。在非真空环境下成功制备出外形尺寸为470 mm×395 mm、平均厚度为28.14 mm的TC4水冷板,尺寸误差在±2 mm以内;通过0.5 MPa气密与5.0 MPa液压试验后,组件均无渗漏,满足高压循环服役要求。微观组织显示连接界面完全消失,两侧材料原子扩散充分,界面区域无缺陷。结论 通过在流道内部建立局部真空与惰性气体保护环境,非真空扩散连接工艺实现了与真空扩散连接相当的高质量界面结合。该工艺有效避免了传统真空热压长时间压制过程中因流道铣槽区域气体保护不足而引发的界面微裂纹与氧化缺陷,从而提高了连接完整性与服役可靠性,为大型复杂钛合金冷却结构的高效、稳定制造提供了可行工艺路径。
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  6061/7075异种铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织演化及力学性能研究

  唐正伟, 盛燚佳, 张宇, 周东帅, 王健, 百志好

  精密成形工程. 2026, 18(9): 80-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.009

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  目的 探究搅拌头转速（750~1 550 r/min）对6061-T6/7075-T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头微观组织演化及力学性能的影响规律。方法 采用FSW-LM-BM16型焊机,固定进给速度为80 mm/min、下压量为0.1 mm,设计5组工艺参数（750、950、1 150、1 350、1 550 r/min）。采用金相显微镜、电子背散射衍射等技术探究焊核区（NZ）、热机影响区（TMAZ）和热影响区（HAZ）的晶粒尺寸、晶界分布及织构演变;通过维氏硬度计和拉伸试验机测试接头硬度分布及抗拉强度,并结合扫描电镜（SEM）观察断口形貌。结果 当转速为1 350 r/min时,热-力输入达到最佳平衡,焊缝形成规则“洋葱环”结构,无缺陷;接头抗拉强度最高达278.75 MPa（为6061-T6母材强度的91.4%）。NZ区动态再结晶完全,晶粒细化至平均尺寸23.04 μm²,大角度晶界比例升至59.9%;织构由母材的铜型{112}<111>和黄铜型{110}<112>转变为HAZ区的再结晶立方织构{001}<110>。硬度分布呈“W”形不对称特征,最低点位于AS-HAZ（约65HV）。结论 1 350 r/min为最优工艺参数,其热力耦合作用促使晶粒细化与织构转变,显著提升接头强度;AS-HAZ软化为断裂主导区域,断口韧窝尺寸较小,证实塑性下降。
钢铁成形
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  厚度截面效应对特厚超高强海工钢极低温韧性的影响及其机理分析

  胡锋, 王同良, 曲正翔, 邱保文, 瑟起亚·耶雪夫

  精密成形工程. 2026, 18(9): 90-100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.010

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  目的 探究特厚超高强海工钢在全截面（尤其-80 ℃极低温）的韧性差异及原因,为深海工程装备关键承力构件实现全厚度强韧性协同提升提供理论依据与工艺方向。方法 采用320 mm厚度连铸坯,通过控轧-控冷结合淬火-回火制备100 mm厚F690海工钢,采用OM、SEM和TEM系统研究表层、1/4处及心部的组织演变规律,结合断裂力学理论分析组织与极低温韧性的关联机制。结果 表层因轧制压下量最大和淬火冷却速度最快（10 ℃/s）,形成了均匀细小的奥氏体晶粒（18.5 μm）,但过高的冷速导致马氏体相变过冷度增大,形核率降低,反而形成粗大块状马氏体,降低裂纹扩展阻力,位错塞积形成的位错墙未能有效阻碍裂纹,导致-80 ℃冲击韧性降至57 J;心部因冷却速度缓慢（1~2 ℃/s）及连铸中心偏析,形成混晶奥氏体（晶粒尺寸26.4 μm）及大量粒状贝氏体（体积分数17.8%）,粒状贝氏体中M/A岛作为脆性核心引发了应力集中,其尺寸效应加剧了低温下解理断裂倾向,导致-80 ℃冲击功仅62 J;1/4处冷速适中（5 ℃/s）,形成板条马氏体（宽度376 nm）与少量粒状贝氏体的混合组织（粒状贝氏体体积分数9.8%）,综合力学性能最优,-80 ℃冲击功达176 J。结论 特厚海工钢极低温韧性非均匀性主要受截面冷却速率差异的显微组织特征支配,通过平衡冷却速率、抑制心部偏析及细化表层马氏体亚结构,可实现全截面强韧性协同提升,满足深远海装备对材料极端环境服役可靠性的要求。
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  基于磁记忆与极端随机树的20CrMo钢应力集中智能评估

  陈玉凤, 马世博, 朴振华, 董含, 孙元玲, 穆振凯, 王奕博

  精密成形工程. 2026, 18(9): 101-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.011

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  目的 为提高金属结构应力集中程度评估的准确性和可靠性,探讨金属磁记忆检测技术在金属结构应力集中程度评估中的应用。方法 通过COMSOL Multiphysics软件建立20CrMo钢试件的磁-力耦合仿真模型,制备不同缺陷类型（无损伤、孔洞缺陷、裂纹缺陷）的标准试件。引入应力集中系数K_t以量化应力集中程度,建立低、中、高三级应力集中评价体系。基于磁记忆法向信号提取6种特征量,进而利用极端随机树算法（Extra Trees,ET）对所选特征进行训练与建模,以预测应力集中程度的风险等级。结果 仿真结果表明,不同缺陷类型对应的磁记忆法向信号特征差异显著,且信号强度与载荷大小及应力集中程度密切相关。ET算法在分类性能评估中表现优异,整体识别准确率达到91.43%。特征重要度分析结果显示,峰宽W与峭度k是区分构件应力集中程度较为关键的特征参数。实验结果与仿真结果一致,证实了磁-力耦合仿真的可靠性。结论 金属磁记忆检测技术结合极端随机树算法可有效量化材料应力集中程度,为工程结构早期损伤诊断提供了理论与实验依据。
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  纳米氧化物对低合金高强钒钛螺纹钢焊接性能的影响

  胥林东, 宋劲松, 张天理, 孙徕博, 曾祥成, 信国松

  精密成形工程. 2026, 18(9): 114-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.012

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  目的 针对焊接过程中HRB400E低合金高强钒钛螺纹钢焊缝经非平衡热循环后晶粒粗化、与母材强韧性失配的问题,研究纳米氧化物掺杂对其焊接接头微观组织与力学性能的改善效果,以提升该类钢材焊接接头的综合性能,为该钢种专用焊接材料的优化设计提供试验依据。方法 在J507焊条药皮中分别掺杂质量分数为2%的TiO₂、B₂O₃、Ce₂O₃和MgO纳米氧化物,制备不同合金体系的焊条,并对低合金高强钒钛螺纹钢进行焊接。采用日本理学SmartLab SE型X射线衍射仪对试样进行物相分析,采用HY-1080型拉伸试验机、JB-200B型冲击试验机和HXD-1000型显微硬度计,系统测试焊接接头的抗拉强度、室温冲击韧性和显微硬度。通过Olympas-BH型金相显微镜和PHILIPS-XL30型扫描电镜观察焊接接头的微观组织形貌及拉伸断口特征,并结合射线探伤技术评估焊缝质量。结果 纳米氧化物的掺杂主要以高熔点复合夹杂物形式存在于焊缝中,其可作为针状铁素体的异质形核核心,同时发挥晶界钉扎作用,显著细化焊接接头的微观组织,促进针状铁素体的析出;纳米氧化物掺杂后焊接接头硬度与强度显著提升,焊缝区最高硬度达335HV（较无添加组提高28%）,接头抗拉强度最高达616 MPa（提高2%）,所有焊接接头拉断位置均位于HAZ,室温冲击韧性最高达177 J（提高301%）,焊接接头系数最高达99.2%,焊缝与母材实现了优异的强度匹配,其中MgO的掺杂效果最为突出,其冲击韧性提升接近4倍,断口为典型韧性韧窝断裂;焊缝成形良好,未发现气孔、夹渣等缺陷。结论 纳米氧化物掺杂可有效改善HRB400E低合金高强钒钛螺纹钢焊接接头的组织与力学性能,焊接接头的硬度、抗拉强度和冲击韧性均有所提升,其中MgO的冲击韧性增强效果最佳。该技术为实现HRB400E钢焊缝与母材强韧性匹配提供了有效的纳米氧化物改性技术途径。
增材制造
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  基于相场模拟的Inconel 625合金CMT电弧熔丝增材显微组织分析

  石瑞旭, 杨全涛, 李兵, 顾小燕, 林筱鹏

  精密成形工程. 2026, 18(9): 124-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.013

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  目的 研究Inconel 625合金CMT电弧熔丝增材过程中的显微组织演变与元素偏析行为,为优化工艺与提升构件性能提供理论指导。方法 采用有限元法计算电弧熔丝增材制造过程中的温度场分布,提取不同沉积层的温度梯度与冷却速度并引入相场模型,模拟微观组织演变及元素偏析行为,最终通过实验验证模型有效性。结果 随着沉积层数的增加,热累积效应显著增强,熔池最高温度从第1层的2 595.15 K升至第7层的2 877.15 K,温度梯度由307.9 K/mm降至101.1 K/mm,冷却速度从537.5 K/s降至176.4 K/s。枝晶生长经历4个阶段：平面晶、界面失稳、竞争生长与稳定生长。随着温度梯度与冷却速度降低,枝晶逐渐粗化,一次枝晶臂间距从28.0 μm增至38.9 μm,二次枝晶发育增强,元素偏析加剧,模拟结果与实验数据吻合。Nb元素在枝晶间富集,形成块状或链状分布的Laves相,分布于基体γ相中。实验测得基体γ相中Nb元素的质量分数约为2.64%,Laves相中Nb元素的质量分数约为22.0%;模拟结果预测Laves相中Nb元素质量分数约为24.38%,基体γ相中Nb元素质量分数约为1.95%,实验数据验证了模拟结果的准确性。结论 在Inconel 625合金CMT电弧熔丝增材制造过程中,热累积效应导致温度梯度与冷却速度下降,进而引起枝晶粗化和元素偏析。因此,通过调控工艺参数改变冷却速度,是抑制有害相析出、优化材料性能的关键。
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  316L不锈钢粉末黏结剂喷射增材制造中黏结剂的工艺适配性分析

  何明智, 刘维, 朱春东, 陈明超, 余中全

  精密成形工程. 2026, 18(9): 135-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.014

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  目的 开发并评估一种针对316L不锈钢黏结剂喷射（BJ）增材制造的水基黏结剂。重点考察其热解行为、粉体润湿与黏结机理、成形精度、烧结致密化特征以及力学性能,以验证其在BJ工艺中的应用价值。方法 通过黏度和表面张力测试结果验证黏结剂的可喷射性;利用TGA研究其热解行为并设计脱脂-烧结工艺;结合SEM观察初坯微观形貌,并对初坯尺寸精度、致密度及烧结后收缩行为进行系统表征;最后对烧结件力学性能进行测试,并与MPIF标准MIM-316L数据进行对比分析。结果 该黏结剂Oh值位于0.132~0.144区间,具有良好的喷射稳定性;在30~800 ℃呈现连续、平稳的分段失重行为,残碳风险较低;成形样品在xyz方向均表现出较高的尺寸精度与良好的一致性,烧结收缩稳定且各向异性较弱;烧结件抗拉强度为540~560 MPa,延伸率为76.67%~86.67%,且与喷墨方向关联度较低。结论 所开发的黏结剂在喷射稳定性、粉体润湿渗透性、初坯结构均匀性及热解阶段的可控性方面表现出良好的工艺适配性,采用该黏结剂能够有效提升BJ工艺的成形质量。其烧结件力学性能整体优于MPIF标准MIM制件,具有良好的应用潜力。
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  激光熔覆铝合金涂层的研究进展

  康健健

  精密成形工程. 2026, 18(9): 143-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.015

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  铝合金因其质量轻、比强度高及导热导电性能优异等优点,在航空航天、汽车制造和能源装备等领域得到广泛应用。然而,其表面耐磨性、耐蚀性及高温稳定性较差,限制了它在苛刻环境下的长期服役。激光熔覆技术凭借高能量密度、快速凝固及良好的冶金结合特性,可在铝合金表面制备致密、结合牢固的功能涂层,有效改善其综合性能。本文系统综述了激光熔覆铝合金涂层的研究进展,包括基本原理与关键影响因素,重点介绍了镍基、铜基、铁基、陶瓷及金属陶瓷复合涂层等传统材料体系,并进一步讨论了高熵合金、梯度材料与非晶合金等新型涂层的发展现状。同时分析了不同工艺参数对涂层微观组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。尽管激光熔覆在提升铝合金表面性能方面取得了显著进展,但仍面临若干关键难题：如高反射率与高热导率导致的热输入不足、熔池不稳定引发的裂纹与孔隙、界面反应层造成的结合不均,以及大面积与复杂曲面构件中熔覆质量难以保持一致等。未来研究应聚焦于材料体系创新、工艺参数优化及多物理场耦合控制等方向,以实现高性能、低缺陷及高可靠性的铝合金熔覆涂层,满足高端装备与极端服役环境下的应用需求。
铜合金成形
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  变形温度对热挤压态纯铜织构演化的影响

  李龙豪, 刘皓岚, 胡浩, 李习耀, 王江伟, 宋克兴

  精密成形工程. 2026, 18(9): 159-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.016

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  目的 系统分析变形过程中温度对热挤压态高纯铜织构演化及宏观力学性能的影响机制,为理解挤压态纯铜在力-热耦合环境下的织构演化及性能调控提供了新见解。方法 基于原位背散射电子衍射（In-situ EBSD）技术,对热挤压态纯铜分别进行室温和高温原位拉伸实验,以关联微观组织演变与宏观力学行为。结果 温度显著影响织构演化路径,尤其在6%~15%塑性应变区间内差异明显。室温变形时,晶粒倾向于向软取向转动,致使<100>（//LD）软织构含量显著升高,从而表现出相对较低的屈服强度与抗拉强度。相比之下,在高温条件下,晶粒向<100>软织构的转变受到抑制,<111>和<112>（//LD）硬织构比例显著上升,引入额外加工硬化效应,使极限抗拉强度提升至79.1 MPa,同时塑性进一步改善。结论 高温改变了潜在的位错动力学行为,进而影响了晶粒旋转路径,促使<111>和<112>硬织构形成,从而提升了材料强度;此外,高温下动态回复过程与小角度晶界、几何必需位错密度降低的协同作用,有效缓解了局部应力集中,提升了材料的塑性变形能力。
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  铜合金渗层组织调控与抗黏接性能研究

  苏礼季, 周夕雯, 钟荣, 代文广, 童媛, 张金勇, 周广涛, 陈正

  精密成形工程. 2026, 18(9): 168-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.017

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  目的 针对新能源汽车继电器在容性负载时出现的黏接失效问题,探究渗碳工艺对CuCr25和CuCr40合金组织与抗黏接性能的影响。方法 采用球磨与放电等离子烧结相结合的方法制备CuCr合金,并通过真空渗碳技术进行表面改性;借助XRD、SEM、TEM等手段分析渗层的物相组成、微观组织及电弧侵蚀后的表面形貌;通过显微硬度仪、电导率测试仪与电接触测试平台,综合评估材料改性前后的硬度、导电性与抗黏接性能。结果 在CuCr25和CuCr40合金表面成功制备出纳米级Cr₂₃C₆渗碳层,厚度分别为7.516 μm、8.591 μm;渗碳层的形成有效提升了材料的表面硬度,电导率出现小幅下降。在750 V/1 500 A容性负载时,表面渗碳改性优化了CuCr合金的抗黏接性能。渗碳CuCr25表现出最优异的电寿命,其抗黏接次数从渗碳前的55次增至78次;而CuCr40的抗黏接性相对较差。渗碳层在触头闭合阶段发挥了显著的能量调节作用,使瞬时峰值功率降低约15%,并缩短了燃弧持续时间,从而大幅削弱了闭合过程中传递至接触界面的总热量。结论 渗碳工艺可以实现对CuCr合金的有效组织调控,且渗层能显著提升抗黏接性能。
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  冷轧预变形对多晶Cu-Al-Ni合金组织及相变的影响

  张政杰, 陈琛, 陈昱林, 张建

  精密成形工程. 2026, 18(9): 176-183. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.018

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  目的 研究冷轧预变形对多晶Cu-Al-Ni形状记忆合金热弹性马氏体相变行为的调控机理,重点阐明应力诱发马氏体的演变过程及其诱发缺陷对马氏体稳定化的内在机制,为该合金服役温区的优化设计提供理论依据。方法 对多晶Cu-Al-Ni合金实施0%~5%的室温冷轧,综合利用OM、SEM、XRD以及DSC分析微观组织演变与相变特征。结果 随着变形量的增加,合金呈现β₁→β₁’→γ₁’的逐级演变特征,微观组织由粗大板条细化为针状。在3.5%~5%应变下,γ₁’相的诱发造成了晶间/相界变形不协调,进而促使晶体内部累积几何必须位错以协调变形。这种组织演变导致相变行为出现阶段性差异,相较于未诱发γ₁’的低应变阶段,γ₁’相的形成与位错增殖的协同作用对相界面产生了强烈的钉扎作用,显著增强了马氏体稳定化效应。结论 预变形通过引入γ₁’马氏体以及几何必须位错,改变了多晶Cu-Al-Ni合金的相变特征。β₁’→γ₁’相变伴随的变形不协调性与位错增殖显著增加了逆相变能垒,进而增强了马氏体稳定性并扩大了滞后。该研究证实冷轧工艺作为一种缺陷工程手段,可有效实现对该合金相变温区与滞后特性的有效调控。
高熵合金和非晶合金成形
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  Zr₃₅Ti₃₀Cu_7.5Be_27.5块体非晶合金电脉冲连接的机理研究

  杨洋, 杨辉, 吴建洲, 冯斌, 骆仁智, 刘平

  精密成形工程. 2026, 18(9): 184-192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.019

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  目的 探究脉冲连接技术在大气下实现块体非晶合金毫秒级冶金结合的物理机制,并阐明接头截面元素富集特征的形成原因。方法 以Zr₃₅Ti₃₀Cu_7.5Be_27.5非晶合金为研究对象,结合特征温度的加热速率依赖性分析与Vogel-Fulcher-Tammann（VFT）黏度流变模型,描述毫秒电脉冲条件下接头区黏度的时程变化规律;建立平行板力学模型,评估界面流动对表面氧化膜产生的膜内拉应力并描述其断裂行为;进一步引入基于有效电荷的电迁移模型,计算脉冲电流下Zr和Ti的电子风力方向与大小,并与界面元素分布进行关联分析。结果 毫秒级电脉冲可使接头区域在极短时间内进入低黏度过冷液相状态,促使界面发生强烈流动。平行板流变模型表明,流动引起的氧化膜膜内拉应力为7.6~10.3 GPa,显著高于典型金属氧化物的断裂强度,从而导致氧化膜破裂,使得两侧母材实现原子层面的物理结合。电迁移分析结果进一步表明,Zr与Ti在脉冲电流作用下可能出现反向电迁移或者同向电迁移,但迁移强度存在数量级上的差异,从而形成接头截面处Zr、Ti元素的区域富集。结论 在电脉冲连接过程中,快速加热诱导的过冷液相低黏度流动、界面应力驱动的氧化膜断裂以及脉冲电流下的元素电迁移三方面的协同作用,共同实现了快速冶金结合,本研究为深入理解非晶合金电脉冲连接机理及工艺优化提供了理论依据。
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  铁基非晶合金涂层的制备技术及结构-性能关系研究进展

  杨贝贝, 李金展

  精密成形工程. 2026, 18(9): 193-204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.020

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  铁基非晶合金涂层因其高硬度、优异耐磨性及耐腐蚀性能,在极端服役环境下的表面防护领域展现出良好的应用潜力。相较于块体非晶材料,将铁基非晶合金以涂层形式沉积于金属基体表面,不仅能够充分发挥其优异的综合性能,还能够有效克服块体材料尺寸受限及室温脆性等问题。然而,在实际制备过程中,复杂的热历史、基体稀释及氧化等因素容易诱发局部晶化、孔隙缺陷及界面结合不稳定,从而对涂层性能产生显著影响。本文以“制备工艺-微观组织-结构性能关系”为主线,系统综述了铁基非晶合金涂层典型制备技术及其组织调控与性能演化规律,重点分析了等离子喷涂、电弧喷涂和激光熔覆等工艺在热输入特征、冷却速率及沉积行为方面的差异,并探讨这些因素对非晶保持程度、孔隙缺陷、氧化程度及界面结合质量等关键结构参数的影响。在此基础上,总结不同制备工艺条件下涂层力学性能、摩擦磨损行为及电化学腐蚀性能的变化规律,并提炼出影响涂层性能稳定性的关键控制指标。最后,对当前铁基非晶合金涂层研究中存在的工艺窗口不明确、组织稳定性调控机制不足以及工程化应用验证有限等问题进行了分析,并对未来研究方向进行了展望,以期为铁基非晶合金涂层的工艺优化与工程应用提供参考。
复合材料成形
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  基于杯突试验的Mg/Al复合板成形性能分析

  张健, 马立峰, 宋耀辉, 张瑞丰

  精密成形工程. 2026, 18(9): 205-218. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.021

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  目的 探索异速比和温度对Mg/Al层状复合板成形过程的影响机制,并结合Abaqus有限元数值模拟,阐述其在变形过程中应力、应变及裂纹扩展的演变行为,为Mg/Al层状复合板的塑性成形提供依据。方法 对采用不同异速比制备的试样进行EBSD微观组织表征,结合室温下的Mg/Al层状复合板杯突试验,研究不同异速比Mg/Al层状复合板微观组织与成形性能的演变规律。通过分析不同成形温度下的杯突成形试验冲压过程中载荷-行程曲线的变化特征,揭示温度对承受载荷、杯突值（IE）的作用机制。然后结合Abaqus有限元数值模拟,获取杯突试样变形过程中的等效应力分布、等效塑性应变演化及裂纹扩展规律,精准解析其断裂行为的本质。结果 在异速比为0.65条件下,Mg/Al复合板所承受的剪切变形最大。在强剪切力作用下,镁合金晶粒的再结晶程度得到提高,此时Mg、Al基体的晶粒细化程度最高,细晶强化效果增强。当异速比为0.65时,室温下Mg/Al层状复合板可承受的极限载荷为9 949.03 N、杯突值为3.93 mm,此时的成形性能最好。这表明异速比是通过改变搓轧力影响微观组织,从而改善Mg/Al层状复合板的成形性能。在非室温条件下,当杯突成形温度为200 ℃时,Mg/Al复合板拥有较大的杯突值（IE=6.84 mm）,以及能够承受最大的极限载荷（12 840.43 N）。结论 从宏观成形性能、微观组织及数值仿真模拟3个方面综合探究了异速比、成形温度对Mg/Al复合板杯突成形行为的影响机制,最终结果表明,异速比0.65、成形温度200 ℃为Mg/Al复合板杯突成形最佳工艺组合。该研究方法也可以有效地指导Mg/Al层状复合板成形工艺的优化设计。
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  高空作业车绝缘臂用环氧树脂固化行为及玻璃化转变特性研究

  周孟杰, 冯玮, 朱春东, 余中全

  精密成形工程. 2026, 18(9): 219-228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.022

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  目的 针对目前高空电力作业车绝缘臂所用胺类及酚醛胺类固化树脂存在内应力大、易产生缺陷、工艺窗口窄等问题,导致构件长期耐久性不足,制约其在高压高强度环境下可靠应用的情况,本研究旨在系统探究一种适用于高性能绝缘臂的树脂体系,并深入研究其固化过程与玻璃化转变温度（T_g）,以提升材料的综合性能与可靠性。方法 采用差示扫描量热法（DSC）获取树脂体系在不同升温速率下的固化放热数据,推导得到优化的阶梯式理论固化工艺温度参数。运用唯象模型法建立该树脂的固化动力学方程,并利用120 ℃等温DSC实验数据对模型进行验证。基于DiBenedetto方程,构建了树脂体系玻璃化转变温度与固化度之间的关联数学模型。结果 研究确定了该树脂体系优化的理论固化工艺参数,固化动力学模型与实验数据吻合良好,验证了模型的可靠性。通过模型建立了固化度与玻璃化转变温度之间的定量关系。经后固化处理后,树脂的玻璃化转变温度提高至128 ℃,表明后固化工艺有效促进了树脂交联网络的形成,显著增强了其固化交联密度。结论 系统建立了一种适用于高性能绝缘臂的树脂体系的固化动力学模型及玻璃化转变温度预测模型,为工艺优化提供了理论依据。结果表明,通过合理的后固化处理可显著提升树脂的玻璃化转变温度与交联密度,有助于改善绝缘臂的长期耐久性,为其在高电压、高强度作业环境下的可靠应用提供了固化工艺参数的确定依据。
先进制造技术与装备
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  基于并行启发式算法的注塑模多浇口位置优化

  金瑞民, 黄志高, 成学文, 周华民

  精密成形工程. 2026, 18(9): 229-239. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.023

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  目的 针对注塑成型多浇口位置优化中组合爆炸、计算效率低的问题,提出一种高效的并行启发式优化方法。方法 采用“等效流长”作为浇口平衡性快速评估指标,构建基于制品表面网格的流长计算模型。重点设计“遗传算法全局探索+混合爬山算法局部开发”的双层优化框架,通过动态种群控制、动态种群多样性监测、自适应遗传算子、智能邻域搜索及并行计算机制,实现多浇口位置的高效寻优。结果 在网格规模为5万~14万的制品测试中,所提算法在3浇口优化问题上的计算效率较已有算法提升约30倍;在多种工况下,浇口位置优化结果的充填平衡性优于或接近专业CAE软件。结论 所提并行启发式算法能有效解决多浇口组合优化难题,在保证优化质量的同时,大幅提升设计效率,具有显著的工程实用价值。
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  注塑件残余应力的研究进展

  方泽楚, 胡晓岳, 龚峰, 单志

  精密成形工程. 2026, 18(9): 240-250. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.024

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  注塑成型作为高分子聚合物制品的主流制造工艺,其过程中产生的残余应力是制约产品性能与服役寿命的关键因素。尤其在光学元器件中,残余应力引发的双折射现象会显著削弱透光性与成像质量。研究表明,注塑残余应力主要源于3个方面：热残余应力、流动残余应力及脱模顶出残余应力。其中,热残余应力因冷却不均形成厚度方向应力梯度,量级最高;流动残余应力与分子链取向密切相关;脱模应力则可通过合理模具设计得到有效控制。应力的检测技术可被分为破坏性与非破坏性两类。光弹性法、X射线衍射法等无损技术适用于透明或改性材料;钻孔法、层去除法等虽具破坏性,但对复杂构件测量精度较高。在应力控制策略方面,主要通过工艺参数优化（模具温度、熔体温度、注射速率等）与退火处理来降低残余应力。当前该领域仍面临多物理场耦合机制不明确、检测手段精度不足等挑战。未来研究应致力于开发原位检测系统,构建数据驱动的工艺-应力映射模型,并探索智能算法辅助的工艺设计与实时调控。本文系统梳理注塑残余应力的研究进展,旨在为后续研究提供理论基础,推动高精度成形制造的发展。
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  曲柄-三角连杆-肘杆机构在高精密冲床中的应用研究

  王伟任, 黄树海, 吕刚, 吴晓南, 段威林

  精密成形工程. 2026, 18(9): 251-259. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.09.025

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  目的 解决新型肘杆机构在壳体部件底部精密成形机床中的应用难题。方法 通过将曲柄-三角连杆-肘杆机构中的三角连杆分解为多个肘杆部件,推导了曲柄-三角连杆-肘杆机构的曲柄转角与下死点位移的传动数学方程。基于曲柄-三角连杆-肘杆机构各肘杆及其下死点的运动关系,将曲柄-三角连杆-肘杆机构归结为2种不同的构型。结果 以壳体部件底部成形冲床的传动机构为应用对象,通过分析曲柄-肘杆机构与曲柄-三角连杆-肘杆机构下死点位移、速度和加速度曲线和机械利益曲线等参数特性,揭示出新型曲柄-三角连杆-肘杆机构优越的机械效能。结论 在同等设计参数条件下,2种机构的特性参数曲线仿真结果表明,采用构型Ⅱ的新型曲柄-三角连杆-肘杆机构设备能够在保证壳体底部成形精度、减少壳体底部塑性回弹的同时,实现用较小的转矩产生较大的冲压力。将仿真分析结果与冲床控制系统的冲压参数进行对比分析,可知采用构型Ⅱ的新型曲柄-三角连杆-肘杆机构设备的机械效能更优,经济效益更好,从而验证了该新型机构模型理论的正确性。