2026年, 第18卷, 第8期　
刊出日期：2026-08-10

  

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高端能源、航空航天装备部件精密成形关键技术
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  表面激光清洗对Q355ME碳钢微观组织及性能的影响

  李林, 杨帆, 陈宇强, 支倩, 林林, 何正茂, 袁浩, 陆丁丁

  精密成形工程. 2026, 18(8): 1-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.001

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  目的 探明表面清洗工艺对Q355ME碳钢服役性能的影响规律,为工程机械用钢的循环利用及工艺优化提供理论支撑。方法 通过力学测试、腐蚀实验及显微组织表征,系统对比非接触式激光清洗（LC）与传统机械打磨（MG）对碳钢表面形貌、拉伸与抗弯特性、高周疲劳响应及耐蚀性能的影响。结果 在微观组织上,LC处理无机械致损且铁素体晶界连续;MG处理在晶界诱发密集微观剥落与孔洞。在力学性能方面,LC试样因晶界连续性得以保持,伸长率达29.5%,较MG工艺提升约10.7%;MG试样因表层加工硬化效应,抗弯强度达728.0 MPa,较LC工艺提升约7.3%。在疲劳性能上,LC表面局部缺陷引发应力集中,疲劳极限降至300 MPa;MG因低粗糙度及残余压应力抑制裂纹萌生,疲劳极限达350 MPa。在耐蚀性上,LC有效阻断局部“闭塞电池”效应,自腐蚀电位正移至-0.68 V,优于MG的-0.76 V。结论 LC工艺凭借非热损伤特性有效维持了基体微观组织的完整性,赋予Q355ME碳钢更优异的拉伸延展性与环境耐蚀性;MG工艺则通过表面加工硬化与残余压应力调控,提升了抗弯强度和疲劳寿命。
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  增材制造铜基材料的工艺、组织与性能研究进展

  牛敬涵, 邓海亮, 王沛, 郭利萍, 梁士杰, 蔡嘉伟, 付志强, 徐继福

  精密成形工程. 2026, 18(8): 14-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.002

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  铜基材料因具有优异的导电性、导热性、延展性、耐腐蚀性、抗菌性及韧性,被广泛应用于航空航天、交通运输、电子、医疗和能源动力等领域。随着零部件轻量化、复杂化和结构功能一体化需求的提高,传统铸造、锻造及切削加工在复杂结构成形、材料利用率和制造周期等方面逐渐受限。增材制造（AM）技术可基于三维模型实现铜基构件逐层成形,为复杂内腔、随形冷却通道及功能梯度构件制造提供新途径。本文总结了铜基材料增材制造的研究进展,重点分析了激光粉末床熔融、电子束粉末床熔融、定向能量沉积、粉末挤出和黏结剂喷射等技术的原理、特点,以及成形过程中易产生的孔隙、裂纹、未熔合和组织不均匀等缺陷;总结了工艺优化、粉末改性、合金化设计、热处理和热等静压等调控策略,最后,展望了铜基材料增材制造在材料体系拓展、在线监测、标准化评价及工业化应用等方面的未来发展方向,以期为结构功能一体化铜基构件的高质量制造提供参考。
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  巴氏合金表面涂层制备与服役性能研究进展

  施建军, 王悦颖, 常嘉硕, 卢一凡, 王星星, 陈晓江, 宋晨飞, 王帅, 原志鹏, 何鹏

  精密成形工程. 2026, 18(8): 34-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.003

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  巴氏合金兼具良好的顺应性、嵌藏性、抗咬合性和减摩性能,长期作为大型滑动轴承不可替代的关键表面涂层材料。随着汽轮机、水轮机、压缩机等高端装备持续向高载荷、高转速、长寿命和频繁启停工况发展,传统浇铸巴氏合金层易存在组织粗化、成分偏析、界面结合不足、高温稳定性差及疲劳剥落等问题。本文围绕巴氏合金表面涂层研究进展,从制备工艺、组织演化与界面行为、服役性能及其影响因素,以及工程应用、失效分析与再制造几个方面进行系统综述。重点综述了液-固复合浇铸、冷金属过渡/熔化极惰性气体保护电弧低热输入焊接覆层制备技术、激光熔覆/重熔、热喷涂与电沉积等工艺对α-Sn软基体、SnSb和Cu₆Sn₅硬质相分布、界面扩散层及缺陷控制的影响,归纳了中间层设计、元素/颗粒复合强化与表面功能化在提高承载能力、减摩抗磨和抗剥落性能方面的作用机制,并讨论了润滑、温度与疲劳耦合作用下的典型失效模式,以及大型轴瓦修复再制造技术的发展趋势。未来巴氏合金表面涂层材料应重点围绕低热输入高致密制备、组织与界面协同调控、复合强化与表面功能化设计及近工况服役评价与数字化再制造开展研究。
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  钛铜异种金属超声波点焊组织和力学性能研究

  史晨旭, 王世清, 强伟, 李昌林, 张强

  精密成形工程. 2026, 18(8): 53-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.004

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  目的 系统探究超声波点焊工艺参数及银箔中间层抑制脆性相生成的机制,为钛/铜异种金属的优质、高效连接提供可靠的理论依据与可行的工程应用方案。方法 采用超声波点焊技术,系统探究焊接压力、振幅及银箔中间层厚度对接头微观组织与力学性能的影响规律,揭示银箔中间层的界面调控机制。结果 银箔中间层可有效阻隔Ti、Cu原子直接接触,抑制TiCu、Ti₂Cu等脆性相生成,在界面形成Ag-Cu无限固溶体与Ag-Ti有限固溶体梯度过渡层;接头硬度从铜侧到钛侧呈梯度升高的不对称分布;接头剪切强度随各焊接工艺参数增加而升高,在焊接压力0.4 MPa、振幅40 μm、中间层厚度100 μm的优化工艺下,接头最大剪切强度达138.59 MPa,较50 μm银箔中间层接头提升29.8%。结论 超声波点焊可实现TC4/H62优质固态连接,银箔中间层通过调控界面相组成与过渡层结构显著改善接头性能,为钛/铜异种金属连接提供了可行的技术途径。
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  SLM成形梯度镶嵌晶格结构力学性能研究

  姜丽红, 余强强, 赵明杰, 刘征, 温东旭

  精密成形工程. 2026, 18(8): 63-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.005

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  目的 明确FCC与BCC功能梯度镶嵌晶格结构在不同梯度方向与密度分布下的力学性能、变形行为及吸能特性,筛选出兼顾低初始冲击力、高压溃力效率与高单位吸能的最优构型,为高端制造领域轻质吸能部件的设计提供方案与量化指标。方法 采用参数化设计方法构建了6类不同梯度方向与密度分布的梯度镶嵌型晶格结构（基于FCC与BCC晶胞的镶嵌组合）,并通过准静态压缩实验系统测试了各结构的力学响应、失效过程及吸能指标（初始冲击力IPF、压溃力效率CFE、单位吸能SEA）。结果 所有梯度结构遵循相同失效规律：破坏均起始于材料最稀疏、最薄弱的区域,随后稳定向密实区域逐步扩展。性能测试结果表明,在6类梯度构型中,“BCC镶嵌FCC”且密度分布为“高密度-低密度-高密度”的结构综合表现最佳,其初始冲击力（IPF）最小为13.1 MN,压溃力效率（CFE）最高为2.33;“FCC镶嵌BCC”且采用“颠倒线性梯度”（密度沿加载方向递增）的结构在单位吸能（SEA）方面最强为0.52 kJ/g,较最差构型提高约240%;密度分布为“高密度-低密度-高密度”的梯度类型是整体性能最理想的吸能结构,在该类型中采用FCC镶嵌BCC的组合可在兼顾冲击缓和与高效吸能之间取得最佳平衡。结论 通过合理匹配基体相、镶嵌相及密度分布,功能梯度镶嵌型晶格结构能够有效引导塑性变形从薄弱区逐级扩展,降低初始冲击峰值并提升压溃稳定性,为高端制造领域（如汽车吸能盒、航空缓冲结构）中轻质吸能部件的定制化设计提供了理论依据与数据支持。
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  多体系钎剂下Sn-Zn/Cu焊点组织及性能研究

  韩若男, 万康, 张亮

  精密成形工程. 2026, 18(8): 74-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.006

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  目的 探究自制Sn-Zn专用钎剂与树脂型钎剂、水溶性钎剂及ZnCl₂-NH₄Cl钎剂对Sn-Zn钎料润湿性、界面组织、接头力学性能及微焊点高温时效稳定性的影响规律与作用机制,为Sn-Zn钎料性能优化及专用钎剂研制提供理论依据。方法 通过正交试验筛选最优自制钎剂配方LF-8,采用润湿平衡法、接头力学性能测试、150 ℃高温时效微焊点力学性能测试、界面及断口形貌观察等手段,对比分析不同钎剂配合下Sn-Zn/Cu的润湿行为、力学性能演变、界面及断口形貌特征。结果 当配合LF-8钎剂时,Sn-Zn/Cu最大润湿力达4.67 mN,最短润湿时间为0.8 s,最大铺展面积为116.8 mm²,同时能显著细化界面组织;钎焊接头最大抗剪强度为39.06 MPa,最大抗拉强度为25.65 MPa,以树脂型、水溶性、ZnCl₂-NH₄Cl钎剂做对照,其抗拉强度分别提升111.11%、53.96%、27.49%,抗剪强度分别提升99.69%、76.18%、9.26%,接头断口韧窝更细小均匀;微焊点最大剪切力为86.46 N,最大拉伸力26.16 N,相较于3种对照钎剂,剪切力依次提升61.15%、41.71%、6.74%,拉伸力依次提升47.88%、30.93%、12.42%,且时效过程中衰减率最慢,可明显增强微焊点的力学性能及服役稳定性。结论 自制LF-8专用钎剂可有效提升Sn-Zn钎料润湿铺展能力、优化界面结构、大幅提高接头力学性能与高温时效稳定性,适用于Sn-Zn无铅钎料电子焊接领域。
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  铝合金网格筋筒体强力旋压成形工艺

  徐恒秋, 高敬博, 黄涛, 郭亚明, 穆崇礼, 陈凯

  精密成形工程. 2026, 18(8): 82-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.007

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  目的 揭示3 350 mm级大直径铝合金筒段交叉网格筋填充率的影响因素,研究坯料在旋轮作用下的流动填充规律及主要影响因素,为未来火箭轻量化制造应用提供理论基础。方法 通过强力旋压成形方法成形2219铝合金网格筋筒体,分析减薄率、进给比、坯料壁厚对成形中筋条填充的影响规律。结果 随减薄率的增加,筋条填充高度不断增大,当减薄率达到60%时,筋条填充高度达到最大,但当减薄率高于50%时,筋条填充率出现下降现象。当进给比为0.6~0.8时,填充效果良好,当进给比过低时,会出现扩径现象,当进给比过高时,填充不均匀,会导致填充率下降。当坯料壁厚为15 mm时,填充效果良好,当壁厚过低时,在局部范围内可能出现撕裂缺陷,当壁厚过大时金属倾向于向前流动。结论 在铝合金筒段整体旋压中,减薄率和进给比对筋条填充影响较大,减薄率增大有助于筋条填充饱满,但当减薄率高于60%时,金属向旋压方向流动过大,导致反方向区域出现空隙从而影响整体填充率。当进给比过低时,会出现扩径现象,当进给比过高时,旋轮每转前进的距离更长,导致坯料变形不充分,筋条高度不均匀等现象均会影响交叉网格筋填充率。
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  CuMn基钎料钎焊钨与铜接头组织及力学性能

  陆浩天, 李士硕, 屈原昊, 盛兰兵, 张晓航, 沈宇

  精密成形工程. 2026, 18(8): 89-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.008

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  目的 针对W/Cu冶金不相容及热膨胀系数差异巨大导致的连接难题,设计并制备了2种高锰含量钎料（Cu-23.5Mn-9Ni和Cu-23.5Mn-11Co）,系统研究了Ni和Co元素对钎焊接头微观组织、界面反应行为及力学性能的影响规律。方法 采用真空钎焊制备W/Cu接头,利用扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）对钎缝微观组织、元素分布及剪切断口形貌进行表征;采用电子万能试验机对接头进行室温剪切强度测试,分析不同钎料及工艺条件下的力学性能。结果 在钎焊温度900 ℃、保温时间10 min工艺条件下,2种钎料均能实现W与Cu的可靠冶金结合,获得致密、无连续脆性相的钎缝组织。CuMnNi钎料中Ni主要富集于W/钎料界面,接头平均剪切强度为(163.1±10.2) MPa;CuMnCo钎料中的Co以固溶形式向W基体内部扩散,形成成分梯度过渡层,增强界面结合强度,接头平均剪切强度达(182.6±9.6) MPa。2种接头的剪切断口均呈现韧脆混合断裂特征,断口形貌包含韧窝、撕裂棱及局部解理台阶。结论 CuMnCo钎料中的Co向W基体中固溶扩散显著增强了界面结合强度,其综合力学性能优于CuMnNi钎料,为后续W与Cu的钎焊研究及应用提供了一定的技术参考。
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  EH40钢熔化极气体保护焊接工艺及组织性能分析

  胥林东, 吴磊, 孙建宇, 武鹏博, 信国松, 陈玿鑫, 方乃文

  精密成形工程. 2026, 18(8): 99-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.009

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  目的 实现EH40钢焊接接头强度与韧性的合理匹配,分析接头微观组织的演变规律及其与力学性能之间的内在关联,以确保EH40钢焊接结构能够长期安全稳定服役。方法 采用ER550药芯焊丝对EH40钢进行熔化极气体保护焊接,系统研究焊接电流和电压等核心工艺参数对焊缝成形的影响规律,并进一步优化焊接工艺参数,对EH40钢板进行焊接;通过金相显微镜、扫描电子显微镜及电子背散射衍射等表征手段,分析接头各区域的形貌特征、晶粒尺寸、晶界及韧窝形态。结果 在中低电压26.5 V配合230 A焊接电流条件下,焊缝区由针状铁素体+少量先共析铁素体+M-A岛（MA）组成的混合组织组成,过热区由粗大的板条贝氏体+残余奥氏体晶粒+针状铁素体组成,正火区由铁素体（AF）+细小粒状贝氏体（B）组成,不完全正火区的微观组织由细小的等轴铁素体（EF）组成;焊接接头的平均抗拉强度为598 MPa,焊后延伸率为27%,断裂位置为母材;在-30 ℃条件下,焊缝区的冲击吸收功为65 J,熔合区冲击吸收功为97 J,热影响区冲击吸收功为133 J。结论 通过合理的工艺优化可以实现EH40钢焊接接头强度与韧性的有效匹配,为EH40钢的高效、高质量焊接提供了理论依据与工程参考。
轻合金成形
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  高温变形对新型高强韧钛合金组织和晶体取向的影响研究

  陶常安, 祝力伟, 王新南, 商国强, 李明兵, 朱知寿

  精密成形工程. 2026, 18(8): 109-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.010

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  目的 研究新型高强韧Ti-Al-Mo-Cr-V-Zr钛合金的高温变形参数对微观组织形貌和晶体取向的影响,掌握高温变形特征和组织演变规律。方法 通过热模拟压缩实验分析合金的高温流变行为,利用SEM、EBSD表征微观组织形貌和晶体取向,探讨高温变形过程中的微观组织形貌和晶粒取向演化规律。结果 合金的流变应力随温度降低和应变速率增大而增大,在热变形初始阶段,流变应力迅速增加到峰值,之后逐渐降低,进入稳态流动阶段。高温变形条件对微观组织形貌和晶体取向影响显著,应变速率影响变形温升和变形的均匀性,在高应变速率下,变形温升严重且变形不均匀性加剧,使得初生α相的含量减少,初生α相被拉长的程度增加。结论 变形温度主要影响初生α相含量及其拉长特征,随着变形温度的升高,初生α相含量逐渐减少,被拉长程度增大。在低的变形温度下,α相与β相的取向分散性较大,各向异性较弱;在高的变形温度下,α相与β相的取向集中性较大,各向异性更为明显。
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  精密电阻合金极薄带的轧制工艺研究进展

  张玉阳, 程振东, 周泽溪, 宋孟, 计江, 卢日环, 黄华贵

  精密成形工程. 2026, 18(8): 118-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.011

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  精密电阻合金极薄带作为高端装备系统中电阻元件的核心基材,其厚度精度、板形和表面质量是决定阻值稳定性与温度特性的关键指标,并直接影响系统的长期可靠性。随着对系统集成度与性能要求的不断提升,对极薄带的尺寸精度和阻值稳定性提出了更高的要求。目前,轧制技术凭借其连续高效的制备特性,在极薄带规模化生产中优势显著,已逐渐成为工业化制备的核心技术手段。本文综述了精密电阻合金极薄带的制备工艺,重点讨论了以轧制工艺为核心的完整工艺链,并结合不同合金体系的加工适应性,分析了当前研究现状。研究表明,精密轧制过程中的压下制度、张力控制、辊形设计和润滑条件以及热处理工艺是影响极薄带质量的关键因素,直接关系到极薄带的厚度一致性、板形稳定性和表面质量。近年来,随着轧制工艺的不断优化,极薄带质量得到了显著提升,特别是在厚度控制和板形稳定性方面。此外,通过调控热处理工艺可进一步优化微观组织并改善应力分布,进而提升电阻值和改善电阻温度特性。然而,极薄带在超薄状态下的表面缺陷控制和组织均匀性调控依然是制约成品质量的关键难题。未来,随着高刚度多辊系统与异步轧制技术的不断发展,精密电阻合金极薄带的制备工艺将朝着高精度、高稳定性与智能化方向发展,可为其工业化生产提供更为坚实的理论依据与工艺指导。
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  差异处理对6061铝合金管材弯曲成形质量的影响

  朱鹏, 陈明, 徐勇, 解文龙, 宋鸿武, 张驰, 李良有, 李良宏, 李磊

  精密成形工程. 2026, 18(8): 135-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.012

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  目的 针对绕弯成形易导致弯管壁厚和截面畸变程度成形不佳的问题,在常规数控绕弯成形的基础上,提出了差性材料和差异润滑相结合的差异绕弯成形新方法。方法 通过激光对管材外侧进行局部热处理以实现差性材料的制备,对数控绕弯的成形模具施加不同的润滑条件以实现差异润滑;通过建立6061铝合金绕弯成形有限元模型,研究差异条件对成形壁厚和截面畸变的影响规律。结果 在差性材料研究中,不同激光功率可实现管材外侧不同温度局部热处理,改变处理区的组织和性能,当激光热处理温度为450 ℃时,管材外侧材料抗变形能力强,管材成形质量有所改善。在差异润滑研究中,摩擦系数为0.15,当摩擦系数超过0.15时,会导致管材内侧起皱,当摩擦系数小于0.15时,会导致管材外侧减薄严重。结论 采用上述2种参数,将2种差异化处理方法与差性材料和差异润滑法相结合,得到弯曲角度为90°的6061铝合金管材,其外侧减薄率为11.3%,内侧增厚率为10.3%,截面畸变率为3.6%。本文提出的差异化绕弯成形方法可为弯管的可靠性整体成形提供新的参考方案。
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  铝合金熔体纯净化处理研究现状

  黄涛, 唐滔, 郑开宏, 左中强, 王洪振, 彭建

  精密成形工程. 2026, 18(8): 145-156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.013

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  铝合金铸锭在熔铸过程中常因纯净度不足而产生气孔、夹杂等缺陷,从而显著制约铝合金构件的力学性能、疲劳寿命及服役可靠性。随着高性能铝合金的快速发展和对服役性能的要求不断提升,研究开发高效净化铝合金熔体技术以制备高品质铝合金铸锭,已成为当前铝合金熔铸领域亟须解决的关键技术问题。本文系统综述了铝合金熔体纯净化处理技术的研究进展与发展趋势。从熔体净化的主导机理出发,将现有铝合金熔体纯净化方法分为吸附净化与非吸附净化2类基本技术路径。吸附净化主要通过气泡浮选、熔剂净化及过滤等方式,借助外加界面实现氢气与夹杂物的吸附与分离;非吸附净化则通过施加真空、超声、电磁等外部物理场,主动改变熔体内部的热力学与动力学条件,促进氢的析出及夹杂物的聚集与迁移。在此基础上,针对单一净化方法在净化效率、处理规模及工艺稳定性方面的局限,逐步发展形成了以多工艺或多物理场协同耦合为特征的综合净化技术,为实现铝合金熔体的深度净化提供了有效途径。对不同净化技术的原理特点、应用效果及工程适用性进行对比分析,结果表明,单一净化方法难以同时满足高效率、连续化和稳定化的工程需求。未来研究应重点发展多工艺耦合的智能复合净化技术,并结合新型净化介质与装备研发,推动在线监测、智能控制与数字仿真技术的深度融合,以满足高端铝合金对熔体纯净度的严苛要求。
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  基于高斯及累积分布的铝合金箱体消应力评价方法

  路浩, 朱权威, 冯肖, 高武

  精密成形工程. 2026, 18(8): 157-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.014

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  目的 针对5A06铝合金蒙皮框架结构消应力热处理工艺规范存在的行业争议,系统评估自然时效、不同温度热处理与振动时效等工艺的残余应力消除效果,为优选高效可靠的应力调控工艺提供理论依据与实验支持。方法 采用无损超声应力检测技术,分别对不同周期自然时效、130 ℃低温热处理、310 ℃高温热处理及振动时效处理的板件进行应力测量。基于概率统计方法分析残余应力分布的均值与标准差,提出一种结合高斯分布拟合与玻耳兹曼累积分布函数的评估方法,以显著区分不同工艺的消应力效果。结果 130 ℃热处理后,残余应力显著降低,分布集中性提高;310 ℃热处理后,残余应力波动较大,消应力效果未达显著水平;自然时效14 d后,应力变化趋于稳定;振动时效具有一定应力均化作用。金相组织显示,130 ℃处理对组织变化的影响低于310 ℃处理。结论 本研究构建了一种基于概率统计与累积分布函数的消应力工艺效果评价方法,可实现复杂结构残余应力消除效果的客观评估。130 ℃低温热处理适用于该合金框架结构的应力调控,而310 ℃高温热处理不宜采用。研究结果可为5A06铝合金焊接结构制造中的工艺优选提供重要理论依据和实践参考。
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  热处理工艺对汽车用7075铝合金组织和力学性能的影响

  耿言

  精密成形工程. 2026, 18(8): 167-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.015

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  目的 针对铸态7075铝合金组织偏析严重、力学性能差、难以达到汽车产品应用要求的问题,通过固溶时效处理改善合金的偏析组织与力学性能,以满足汽车产品的应用要求。方法 以铸态7075铝合金为研究对象,分别进行单级固溶+人工时效（T6）和双级固溶+人工时效（T6）处理。采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）分析不同热处理制度下合金的微观组织与相组成演变,采用电子万能试验机测试合金的室温拉伸力学性能并观察断口形貌,系统研究固溶时效制度对铸态7075铝合金显微组织与力学性能的影响规律。结果 铸态7075铝合金组织主要由α-Al基体、MgZn₂相及Al₂CuMg相组成,存在明显偏析。经单级固溶T6处理后,合金主要相为α-Al相、MgZn₂相和Al₂CuMg相,二次相在晶界交汇处呈球状和杆状析出,平均直径约23 nm。经双级固溶T6处理后,XRD图谱中仅出现α-Al相和Al₂CuMg相的衍射峰,MgZn₂相基本固溶于基体;晶界与晶内的球状、杆状二次相明显减少,颗粒状相增多并有长大趋势,少量呈方块状。在时效过程中,Al₂CuMg相通过消耗MgZn₂相而持续形核长大,体积分数增加,平均直径增至约44.5 nm。力学性能测试结果表明,双级固溶T6合金抗拉强度达647.2 MPa,屈服强度为605.2 MPa,断裂韧度为41.7 MPa·m^1/2,伸长率为8.76%;拉伸断口由沿晶脆性断裂转变为穿晶韧性断裂,断口表面分布大量韧窝。结论 双级固溶T6处理较单级固溶T6处理能更充分地消除铸态7075铝合金的偏析,促进MgZn₂相固溶、细化并均匀化二次相,从而显著提升合金的综合力学性能（抗拉强度647.2 MPa、屈服强度605.2 MPa、伸长率8.76%、断裂韧度41.7 MPa·m^1/2）,断裂方式由沿晶脆性断裂转变为穿晶韧性断裂。经双级固溶+人工时效处理后,铸态7075铝合金的力学性能可满足汽车产品的应用要求,为该合金在汽车结构件领域的应用提供了工艺依据。
先进连接技术
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  基于正交试验的钛合金窄间隙TIG焊接工艺参数优化

  李立, 缪露露, 颜永成

  精密成形工程. 2026, 18(8): 176-188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.016

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  目的 针对20 mm厚TC4钛合金中厚板窄间隙TIG焊接过程中坡口狭窄导致的侧壁熔合不良、气孔敏感性强以及多层焊热循环差异显著等问题,采用分层优化策略,系统探究焊接电流、焊接速度、送丝速度及钨极摆动速度对打底层与填充层焊缝成形及力学性能的影响规律,厘清各层工艺调控机制与主次关系。方法 采用窄间隙摆动电弧TIG焊接系统进行多层焊试验,针对打底层与填充层分别设计四因素三水平正交试验,以焊缝横截面积、熔深、拉伸强度为评价指标,通过极差与方差分析明确各因素的影响主次及显著性,并结合金相组织观察,揭示热输入对焊缝区与热影响区组织演变的影响机制。结果 打底层试验结果表明,送丝速度是影响横截面积的主导因素（R=89.82）;焊接速度对拉伸强度的影响最显著（R=25.9,P=0.031）,钨极摆动速度亦有显著影响（P=0.028）;焊接电流是影响熔深的主要因素（R=1.4）。优化工艺参数为焊接电流180 A、焊接速度120 mm/min、送丝速度0.8 m/min、摆速60 mm/s,对应热输入1 080 J/mm,拉伸强度达910 MPa。在填充层试验中,钨极摆动速度对拉伸强度的影响极显著（R=38.97,P<0.001）,送丝速度影响显著（P=0.015）;优化参数为焊接电流200 A、焊接速度120 mm/min、送丝速度1.5 m/min、摆速55 mm/s,对应热输入1 300 J/mm,拉伸强度达908 MPa。金相分析结果表明,当热输入由775 J/mm增至1 178 J/mm时,打底层焊缝组织由细针状马氏体向α+β混合组织再向粗化魏氏组织演变,热影响区晶粒逐渐粗化;填充层组织演变趋势相似,但是因散热条件差异,晶粒粗化程度更为明显。结论 采用分层优化策略可有效解决侧壁熔合不良与气孔缺陷问题,并明确了打底层的工艺调控重点在于平衡熔透与强度,而对于填充层,则需侧重熔池搅拌与填充匹配的工艺调控。热输入是组织演变的关键因素,拉伸强度随热输入增加呈先升后降的趋势,打底层在890 J/mm、填充层在1 040 J/mm附近获得峰值强度。在适宜热输入范围内可获得组织细密、力学性能优良的焊接接头,为厚板多层焊工艺设计提供了系统的试验依据与理论支撑。
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  陶瓷喷丸对TC4-DT钛合金激光焊接头疲劳性能的影响

  熊稚莉, 马雯远, 华程

  精密成形工程. 2026, 18(8): 189-198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.017

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  目的 为了提高TC4-DT钛合金激光焊接接头的疲劳性能,采用陶瓷喷丸处理对其表面进行强化,阐明喷丸参数和疲劳应力水平对接头疲劳性能的影响,并提出疲劳增益机理。方法 焊前对2块TC4-DT钛合金板表面进行机械打磨,采用激光焊接在纯氩气环境下对其进行初步焊接,并在激光焊后在焊缝中心位置打孔模拟气孔挖补,采用钨极氩弧焊接对焊缝进行补焊,获得几乎无气孔的对接接头,后续对上述焊接接头表面进行陶瓷喷丸处理。测试陶瓷喷丸前后接头的残余应力、粗糙度和硬度,采用扫描电镜和电子背散射衍射技术等手段对其疲劳断口和接头形貌进行表征。结果 在激光功率4.7 kW、焊接速度20 mm/s、摆动频率200 Hz、摆动幅度0.8 mm的焊接工艺参数下,接头的疲劳极限为300 MPa。当陶瓷喷丸压力为0.12 MPa、喷丸流量为1 kg/min、喷射角度为90°、喷射距离为(200±30) mm时,接头的疲劳寿命显著提升。结论 陶瓷喷丸处理可以改善接头的表面应力状态,增厚淬硬层,从而显著提高接头的疲劳寿命。
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  铝锂合金搅拌摩擦焊接头碾压强化组织及性能演变规律研究

  马康, 刘旭, 成奇, 张会杰, 张睿博, 周翔宇

  精密成形工程. 2026, 18(8): 199-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.018

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  目的 研究碾压强化方法对2195-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能的影响规律,分析微观组织的演变机理,阐明微观组织演变对接头拉伸性能和显微硬度的影响机制。方法 采用专用碾压工具对2195-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接头进行碾压处理,利用扫描电子显微镜、电子背散射衍射和万能材料实验机等测试手段分析未碾压及碾压处理后接头的微观组织及力学性能。结果 相比于未碾压接头,经过200 mm/min碾压速度处理后的接头,其平均晶粒尺寸由75.78 μm减小至61.15 μm,块状强化相的最大轴长由0.98 μm减小至0.28 μm,并且强化相的数量增多,接头的抗拉强度由404 MPa增大至442 MPa,搅拌区平均显微硬度从112.5HV提高至121.5HV。然而,由于碾压处理后晶界及强化相数量增多,对位错运动的阻碍作用增强,因此接头延伸率下降。结论 碾压处理可细化2195-T8铝锂合金搅拌摩擦焊接头的晶粒及强化相,增加强化相的数量,从而提高接头的抗拉强度和显微硬度,但同时会降低其延伸率。
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  盾构机筒体管板多层多道横焊焊接数值模拟

  罗雨, 冯艳, 祁琪, 谢希翔, 袁潇, 杨然, 吴钟毓

  精密成形工程. 2026, 18(8): 207-217. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.019

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  目的 针对人工焊接劳动强度大等问题,研究盾构机筒体管板多层多道横焊下22 mm深的K形坡口S235碳素结构钢的温度及应力变化。方法 采用ABAQUS有限元软件建立盾构机筒体管板多层多道分析模型,选用双椭球热源模型,对S235碳素结构钢K形坡口焊接温度场及应力场的分布规律进行研究,并通过焊接试验验证了数值模拟的可靠性。结果 焊接热源加载后沿每道焊缝均匀移动,并向焊缝周围扩散,温度以焊缝为对称轴呈对称分布。将模拟得到的焊缝温度云图与试验观察到的宏观焊缝金相截面图进行对比,验证了数值模拟中选取的热源模型及材料参数的准确性。对比各向残余应力峰值可知,厚度方向最大拉应力为238.4 MPa,最大横向拉应力为363.7 MPa,最大纵向拉应力为338.4 MPa,说明焊接残余应力以横向应力和纵向应力为主导,而处于第一层焊道对应坡口背侧母材区域的横向拉应力数值最高,具有开裂风险。结论 通过有限元软件研究了S235碳素结构钢多层多道横焊焊接过程中温度场和应力场的变化规律,为优化焊接工艺和参数提供了理论基础。
增材制造
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  高铌TiAl合金电子束增材制造过程有序B2/ω_o相析出行为研究

  王祥辉, 相恒高, 郑功, 常晨, 熊安辉, 陈旸

  精密成形工程. 2026, 18(8): 218-228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.020

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  目的 通过电子束增材制造技术成形高铌TiAl合金试样,探究不同能量密度参数下成形样品的显微组织与物相分布特征,分析其在增材制造过程中的相转变路径及内在作用机理,为优化高铌TiAl合金电子束增材制造工艺、提升成形样品的力学性能提供理论支撑与实验依据。方法 结合SEM、XRD、EBSD、TKD和TEM等表征技术,深入分析电子束增材制造高铌TiAl合金显微组织、析出相形态及晶体学取向等信息,对增材制造过程中高铌TiAl合金的有序B2相与ωₒ相的析出行为、演化规律及形成机制进行系统研究。结果 当电子束增材制造过程中输入高能量密度（HE）时,会导致高铌TiAl合金中Al元素严重烧损,Al损量（质量分数）达6.50%;同时,初始粗大片层团组织稳定性遭到破坏,出现片层退化现象,并伴随平行分解析出有序B2/ωₒ相的过程,最终在试样内部形成α₂相、γ相、B2/ωₒ相共存的α₂/γ/(B2/ωₒ)混合组织,且各相在空间分布上呈现特定的形貌特征与分布规律。结论 电子束增材制造过程中较大的能量密度输入导致Al元素烧损严重,粗大片层团失稳;而高的成形温度则进一步诱导了高能量密度试样中片层团退化和B2/ω_o固态相转变过程,其中,固态相转变过程主要发生平行分解同时消耗α₂相和γ相,其取向关系为：{0001}α₂//{111}γ//{110}B2//{$ 11 \overline{2} 0$}ω_o,<$ 11 \overline{2} 0$>α₂//<$1 \overline{1} 0$>γ//<$1 \overline{1} 1$>B2//<0001>ω_o。α₂+γ→B2/ω_o固态相变存在中间相变,先析出B2相,ω_o相再从B2相的{110}6个等效晶面析出,其相变路径为：α₂+γ→B2→ω_o,同时B2/ω_o相的析出是一个扩散控制的过程,其中,Nb作为强ω_o稳定元素会发生偏聚。
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  基于可解释机器学习的激光粉末床熔融TA15合金残余应力预测研究

  曾媛, 贺佳佳

  精密成形工程. 2026, 18(8): 229-241. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.021

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  目的 激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion,LPBF）成型过程中由于粉末快速加热和冷却,容易造成大量残余应力并导致零件变形和开裂。针对这一问题,为了高效预测TA15合金残余应力,提出一种可解释机器学习的方法。方法 首先通过有限元和拉丁超立方实验设计生成了残余应力的数据集;采用XGBoost、SVR和BPNN构建了以激光功率、扫描速度和扫描间距为输入,以TA15合金残余应力为输出的预测模型。使用5折交叉验证和粒子群算法对模型进行优化,并通过统计评价指标对模型的性能进行了全面评估;最后使用SHAP对模型进行了解释分析,探究了工艺参数的交互作用对残余应力的影响。结果 粒子群算法能够有效提高XGBoost、BPNN和SVR的预测精度,其决定系数分别提高了7.9%、10.6%和26%,其中PSO-XGBoost的预测精度最高,其决定系数、平均绝对误差和均方误差依次为0.849、4.1和35.5;通过可解释机器学习方法,确定了扫描间距是影响残余应力的关键变量。结论 该方法可为TA15合金LPBF成型过程中残余应力的精准预测和过程优化提供了有力工具,并可为其他材料成型过程中残余应力的预测提供参考。
先进制造技术与装备
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  基于Voronoi法不同工艺参数对拉矫过程微晶演化行为的影响机理研究

  佟泽, 韩兴, 李昌, 余安良, 王睿晗

  精密成形工程. 2026, 18(8): 242-254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.022

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  目的 探究不锈钢坯在拉坯矫直过程中的微观晶粒演变机理,从而揭示不同工艺参数不锈钢坯拉矫过程晶粒影响下温度、应力的瞬时演变规律。方法 以某钢材厂连铸机组为研究对象,通过数值模拟建立不锈钢坯拉矫过程热-力耦合三维有限元微晶模型,以Voronoi法生成钢坯多晶体结构,采用纳米压痕实验获取硬度数据,计算晶粒力学性能差异性系数,基于正态分布特征将晶粒划分为7类,并通过Python程序随机分配各类晶粒对应的材料属性,模拟分析了拉矫过程中晶粒尺度下的应力和温度分布。结果 引入晶粒差异性后,应力场呈现与晶粒形貌高度一致的局部突变特征;温度场出现局部差异变化。当压下率由5%增至15%时,应力峰值由273 MPa升至450 MPa左右,温度变化幅度增大;当辊速由0.4 rad/s提升至0.8 rad/s时,应力峰值由45.1 MPa降至31.7 MPa左右,温度变化幅度减小;当初始温度由1 250 K降至1 150 K时,应力峰值由139 MPa升高至234 MPa左右,而对温度场影响不显著。结论 晶粒差异性导致晶粒变形协调性引发不锈钢坯拉矫过程中应力场、温度场呈现显著差异性分布,其中压下率与辊速分别对应力场和温度场有显著影响,而初始温度的影响则相对有限。
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  微细电火花加工间隙单发放电气泡本构行为研究

  吴兆云, 李国栋, 余祖元, 刘禹

  精密成形工程. 2026, 18(8): 255-264. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.023

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  目的 通过高速摄像原位观察与多物理场仿真方法,系统化揭示气泡本构行为,即气泡在热-流耦合物理场作用下产生、变形与运动的综合行为,为微细电火花加工明确排屑机理提供理论依据。方法 制备一对直径为39 μm的针电极进行单发放电实验,并使用高速相机原位拍摄放电击穿后气泡的演化行为。耦合高斯热源、气液相变和理想气体3个模型,研究自由流场和间隙流场中的气泡行为特点与多物理场的演变,并模拟实际加工极间间隙环境,分析气泡对整个加工环境中介质交换的作用。结果 原位观察与仿真结果一致性表明仿真模型可靠。随着放电能量的释放与冷却,气泡表现出明显的振荡（膨胀与收缩）行为,可周期性地排开与吸入加工液,且气泡在狭窄加工间隙中排开和吸入液体的能力更强,可有效促进底部间隙加工液的更新。结论 气泡振荡是放电能量向压力场转化的直接体现。其产生的振动作用不只作用于底部间隙,还可覆盖至整个加工间隙,效果明显且无需借助外力,具备成为一种自排屑方法的潜力。
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  匀胶机吸盘内孔几何构型对基底吸附变形的影响研究

  任春华, 闫羽彤, 计宏伟, 周治顺, 王娜

  精密成形工程. 2026, 18(8): 265-271. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6457.2026.08.024

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  目的 研究不同吸盘内孔几何构型对基底吸附变形的影响,为提升旋涂薄膜的成形精度、优化吸盘结构设计及提高基底吸附稳定性提供理论依据。方法 分别设计了相同孔径面积的圆形、正方形、三角形3种吸盘,首先利用ANSYS Workbench软件进行仿真计算,模拟不同吸盘构型下柔性基底的平面变形和离面位移;再通过三维数字图像相关方法（3D-DIC）开展实验研究,测量柔性基底在吸附过程中的应变与位移场分布。结果 模拟仿真结果与实验结果一致。吸附后基底较大应变均位于内孔边缘处,并具有与内孔形貌相似的局部非均匀分布特征,实验测得的平面第一主应变最大值接近0.35;在离面位移方面,圆形与正方形试样数值接近,而三角形的离面位移明显较低,较圆形构型相差达7.9%。结论 不同内孔几何构型对基底变形规律的影响具有差异性,其中三角形对基底吸附变形的影响较小。因此,设计具有边角构型的吸盘可有效提高旋涂薄膜的成形质量。