2025年 08期
空间导管成形尺寸精度分析和控制方法研究进展与展望
余海东;程嘉;高畅;赵勇;顾彬;导管作为火箭、飞机和船舶等装备的关键组成部分，其成形尺寸精度直接关系到装备的整体质量及服役稳定性与可靠性。建立精确的导管成形尺寸预测方法和有效的控制策略，对于提升导管系统的装配性能和装备的服役表现至关重要。首先，从导管的拓扑构型出发，探讨了导管空间构型的参数化表征方法，为尺寸精度分析提供了基础。然后，从几何特征、材料特性以及应用需求等多个维度系统地讨论了金属管材弯曲成形的主要方法，综述了现有的导管几何尺寸精度分析方法，涵盖了单弯管材成形回弹、伸长率、关键点偏移及整体多弯导管构型预测等内容。此外，探讨了无余量和有余量弯曲工艺中导管成形精度的控制与补偿方法。最后，针对航空航天及船海等领域中导管空间结构越来越复杂、装配精度要求不断增加的发展趋势，分析了导管整体成形尺寸精度预测与控制面临的挑战，并展望了未来研究的主要方向。
7050铝合金模锻件组织性能均匀性调控研究
崔明亮;周耀;幸子涵;汤紫阳;胡建良;张鹏;采用表层增塑累积变形工艺和固溶+回归再时效(RRA)热处理工艺研究了H形7050铝合金模锻件组织和力学性能的演变规律，提高了锻件晶粒组织和力学性能的均匀性，获得了调控H形7050铝合金模锻件组织性能均匀性的最佳工艺。结果表明，经过表层增塑累积变形实验及固溶处理后，锻件的组织均匀性显著提升，并获得了最优的固溶工艺为470℃/45 min。在470℃/45 min的最优固溶工艺条件下，研究了RRA过程中H形7050铝合金模锻件肋部表层和中心的组织演变和硬度的变化规律。最后，研究了回归制度对锻件力学性能和断口形貌的影响，发现锻件肋部与腹部的表层和中心力学性能均在120℃/24 h+190℃/5 min+120℃/24 h的RRA工艺下表现最好。
基于时序神经网络的车轴径向锻造晶粒尺寸演变预测
胡志文;任明明;向华;吴海英;庄新村;为解决车轴锻件尺寸大、工序长，导致其径向锻造过程中晶粒尺寸预测和控制难，而采用有限元计算则会耗费大量时间的问题，采用Forge有限元软件开展了车轴径向锻造过程全流程模拟，获得了混合非时序数据和时序数据组合工艺参数的输入特征量和以晶粒尺寸及位置坐标为输出特征量的数据集，应用时序神经网络构建了车轴径向锻造晶粒尺寸演变预测模型。经训练和评估后的模型可有效预测训练数据外的车轴径向锻造过程晶粒尺寸演变，结果与有限元模拟结果相近。因而，该模型可满足工程领域快速预测径向锻造过程晶粒尺寸演变的需求。
不同挤压及热处理参数对6082铝合金的影响
王建珑;宋江豪;赵昌德;刘一琦;杨建雷;对6082铝合金进行了有限元挤压仿真，并进行了快速挤压实验，得到最佳温挤压工艺参数区间后，对挤压后铝合金进行了热处理工艺，最终得到综合力学性能优良的6082铝合金挤压棒材。结果表明：有限元仿真过程中，随着坯料温度升高，金属内部挤压温度分布更均匀，应变从心部到表面差值增大，随着挤压比的增大，棒材温度升高，等效应变增大，随挤压速度增加，棒材内部温度分布变得更均匀，等效应变出现一定程度的增大；在挤压实验中，随坯料温度的减小和挤压比的增大，铝合金抗拉强度升高，伸长率呈现下降趋势，最终确定最佳挤压工艺参数为坯料温度250℃、模具温度300℃、挤压比14.79、挤压速度10 mm·s-1。热处理对挤压态铝合金性能有明显影响，主要表现在第二相粒子的析出、颗粒大小及弥散情况，最终确定最佳热处理工艺参数为520℃×0.5 h+180℃×8 h。研究发现通过优化挤压+热处理工艺可获得工艺性能较优良的6082铝合金挤压棒材。
脉冲电流辅助成形2A97铝锂合金动态拉伸行为及组织演变
李明浩;陈国清;祖宇飞;何祝斌;林艳丽;李细锋;为了研究脉冲电流对2A97铝锂合金动态拉伸变形行为的影响，在300～500℃的温度范围内进行了电脉冲辅助单轴拉伸实验和无电流辅助的单轴拉伸实验。结果表明，脉冲电流不会降低2A97铝锂合金的极限工程应力，但当应变量增至横截面缩小30%时，脉冲电流可诱导流动应力的降低，且该作用随温度的升高逐渐减小：300℃时，脉冲电流诱导流动应力降低18%;400℃时，脉冲电流引起流动应力降低的幅度减小为14%;500℃时，脉冲电流仅引起流动应力降低近5%。微观组织分析表明，脉冲电流通过促进2A97铝锂合金的动态回复和动态再结晶来诱导流动应力降低。进一步的分析表明，脉冲电流的局部热点效应可为位错核心提供较高的能量，降低位错运动的阻力，从而促进2A97铝锂合金的动态回复及动态再结晶。
超声能场对TC4合金弯曲回弹行为的影响
卢雅悦;温东旭;宁梦涛;高萌;黄亮;李建军;结合弯曲成形工艺实验和有限元模拟方法，系统研究了常温条件下不同超声工艺参数(超声频率、超声振幅)对成形板件弯曲回弹行为的影响。结果表明，施加超声能场后，成形板件的应力大幅降低，应力分布变化显著，弯曲回弹量随之减小。随着超声频率和超声振幅的增加，成形板件圆角接触段和弯曲段的应力均值和峰值均大幅下降，圆角接触段的应力波动趋于平稳。在超声条件为40 kHz-10μm时，圆角接触段和弯曲段的应力均值分别为411.85和350.50 MPa,与无超声相比，降幅分别高达61.95%和40.46%。这是由于超声能场可有效激活TC4合金的滑移系，促进位错运动，从而导致流变软化，降低成形载荷。同时，超声频率、超声振幅与成形板件的弯曲回弹量呈负相关，成形板件的回弹量从无超声时的76.05%降低至62.34%。因此，在TC4合金弯曲成形中施加超声能场辅助有助于降低材料流变应力，并有效抑制弯曲回弹，从而提高板件成形质量。
T型管内高压成形过渡区结构与润滑区域优化
雷小强;徐雪峰;范玉斌;谢君;曾祥;贺锐睿;为解决传统T型管内高压成形中过渡区阻碍材料流动而使支管减薄严重的问题，以TA1纯钛管为研究对象进行内高压成形实验，同时对过渡区结构进行优化，设计了一种平滑过渡T型管。通过比较两种T型管过渡区切面上的曲率变化规律发现，传统T型管的曲率先增后减，而平滑过渡T型管每个切面上的曲率都为定值。对两种成形管的壁厚进行了分析，结果表明，平滑过渡T型管引导区、底部区与过渡区壁厚均小于传统T型管，平滑过渡T型管的壁厚均匀性优于传统T型管。平滑过渡T型管在提升支管极限高度时极易出现V型撕裂缺陷，分别对润滑区域进行两次优化，通过改变PTFE薄膜的尺寸和形状得到支管高为43 mm、表面质量良好的平滑过渡T型管。
7050-T451铝合金带筋结构件蠕变时效成形后的回弹及力学性能研究
滕伟杰;张坤;黄遐;沈通;曾元松;孟庆磊;以可时效强化型7050-T451铝合金为研究对象，在24 h、160℃时效参数下设计了四因素三水平正交试验，研究了蒙皮厚度、筋条高度、筋条厚度和弯曲半径对带筋结构件回弹及力学性能的影响。通过极差分析表明，弯曲半径对回弹的影响最大，筋条高度的影响最小。随着蒙皮厚度增加、筋条高度增加、筋条厚度减小、弯曲半径减小，带筋结构件的回弹率降低。分析力学性能发现，蒙皮的屈服强度高于筋条，而布氏硬度值低于筋条。采用扫描电镜观察拉伸试样断口形貌发现，断口主要呈现韧窝型穿晶断裂特征，蒙皮断口的第二相颗粒密度和体积大于筋条，且相邻撕裂棱间距更宽。
一种基于晶体塑性有限元的镁铝复合板矫直研究方法
杨鹏程;李强;桂海莲;李莎;马国强;楚志兵;申春雷;为了提高镁铝复合板的结合性能及矫直精度，对矫直过程中的材料结合界面变形过程进行了研究。利用SEM、XRD、EBSD对复合板矫直前后结合界面的厚度、物相和晶体结构进行了表征和分析。结果显示：镁铝复合板结合界面生成新的物相Al12Mg17和Al3Mg2,且厚度均为10μm左右。从晶体塑性有限元的角度分别建立了Al12Mg17和Al3Mg2的Voronoi图，并将晶体取向、材料参数等信息导入模型中。将基于率相关的晶体塑性本构模型的用户材料子程序应用于平面应变压缩模拟中计算得出Al12Mg17和Al3Mg2的力学参数，同时将其应用在镁铝波纹复合板的矫直模型中。最后，通过十一辊矫直实验对模拟与实验进行论证。
基于不平衡数据的热轧板凸度质量分类方法研究
王晓宇;张欣;孙杰;陈树宗;针对热轧生产过程中板凸度数据分布不平衡，导致传统分类方法在少数类样本识别及分类性能上表现不足问题，提出了一种面向不平衡数据的热轧板凸度质量分类方法。该方法通过局部密度过采样(LDS)对少数类样本进行数据增强，有效提升模型对少数类的识别能力；利用可分解二叉树算法(DBTA)实现复杂多类别问题的高效划分；同时结合Adaboost分类器进一步提高分类的精度和稳定性。实验结果表明，所提方法在评价指标MAUC、G-mean和F1-Macro上分别达到了0.9198、0.9087和0.8739,显著提升了板凸度质量分类的准确性。