2026年 03期
复杂板材构件成形-增材复合制造工艺研究综述
葛听雨;李燕乐;陈恒;杨成龙;宋少奇;李方义;系统综述了板材构件成形-增材复合制造工艺的研究进展。首先，基于复合机制将现有工艺归纳为3类：基于预变形基板的成形-增材顺序复合、基于增材预制坯的成形-增材顺序复合以及成形-增材交替顺序复合工艺，并分别阐述了其原理、特点与研究现状。其次，重点分析了复合制造过程中的关键挑战，包括复合制造工艺中的残余应力与变形抑制策略、复合/增材部件在复杂应力状态下的成形性以及界面的微观组织调控问题。最后，展望了板材构件成形-增材复合制造工艺的发展趋势，为解决复杂构型约束下复合板材构件的整体制造难题提供参考。
TC4钛合金温镦成形组织演化及开裂失效分析
刘佳琪;梁祥瑞;李想;胡成亮;以TC4钛合金实际温镦成形工艺为研究对象，开展了400～800℃条件下不同变形程度的温镦试验，重点研究了不同变形温度与变形程度对温镦后变形区微观组织演化及绝热剪切行为的影响。通过对温镦后TC4钛合金试件的宏观开裂、内部微裂纹以及绝热剪切带特征的综合分析，确定了TC4钛合金的温镦成形工艺窗口。结果表明，绝热剪切带是TC4钛合金温镦成形中发生失稳开裂的关键前兆特征，温度为400～550℃、镦粗变形程度为60%～83%是发生开裂的高度敏感区；同时，该温度区间内试样更易出现鼓出不连续和形状不对称，进一步促进绝热剪切带开裂倾向。为降低开裂风险，多工位温镦的大变形阶段宜在700～800℃范围内完成。
高速机车电机空心转轴旋转锻造工艺研究
王恩泽;武媛;杨嘉;田天泰;张琦;为使高速机车提速降噪，降低能耗，设计了一种适合高速机车电机的空心转轴并通过了强度仿真验证。通过有限元模拟了空心转轴旋转锻造的锻造过程及变形特征，在此基础上制定了适合空心转轴的成形及热处理工艺，从而制备出了高速机车用电机空心转轴。结果表明，使用旋转锻造工艺可以使转轴成形损伤累积和成形力控制在较低水平，并保证转轴的强度和精度达到设计要求。经过调质处理后，转轴基体为马氏体组织，轴身抗拉强度和屈服强度提升明显，提升平均达到10%以上。一定壁厚的空心转轴设计能够在减重的同时保证足够的材料强度，提升轻量化水平29.1%。
基于EGRO-RBF的304不锈钢管材无芯弯曲成形质量预测
苟毓俊;刘泽同;陈建勋;何宗霖;为了探究管材无芯弯曲工艺参数与成形质量的关系，提升管材无芯弯曲工艺的智能化程度，建立了基于EGRO-RBF算法的304不锈钢管材无芯弯曲成形质量预测模型。以某钢厂管材无芯弯曲相关数据作为神经网络样本集，建立径向基函数(RBF)神经网络，引入多策略改进的淘金者优化算法(EGRO)优化模型结构，将预测结果与传统RBF神经网络和GRO-RBF神经网络结构进行对比。结果表明，所提出的改进策略有效增强了神经网络的预测精度，能够通过无芯弯曲工艺参数较为准确地预测管材的成形质量，预测值与真实值的误差处于工业实际生产的允许范围之内。
2219铝合金锥形壁板蠕变校形仿真与试验研究
陈奎亘;徐永谦;湛利华;针对2219-T8铝合金大尺寸锥形壁板滚弯成形的精度控制难题，创新性地构建了滚弯-蠕变时效复合成形全流程多场耦合数值模型，揭示了残余应力场与蠕变时效机制的耦合作用规律。通过建立考虑预变形残余应力的蠕变本构模型，实现了成形过程中应力松弛与蠕变变形的精准表征。研究发现：在38 mm下压量下滚弯成形后经190℃/5 h蠕变时效处理，型面偏差降低81.3%至±5 mm,圆度偏差下降73.08%至5 mm,并首次发现残余应力场可提升蠕变均匀性，使Mises应力分布变异系数降低42.7%。试验验证了柔性点阵模具与双阶蠕变时效工艺的有效性，成功将Φ1.5 m级壁板扭曲度控制在0.25 mm,母线直线度优化32.19%。
压下率对热冲压用钢铝硅镀层微观结构的影响
闫佳鹤;孙常宇;李建英;韩冰;冯运莉;刘国龙;通过对22MnB5钢铝硅镀层在不同压下率(10%～80%)下经奥氏体化处理后的组织结构进行对比分析，发现压下率与奥氏体化处理在调控镀层微观结构方面展现出显著的协同效应。当压下率低于50%时，尽管镀层整体厚度明显减薄，但由于Al/Si元素的剧烈扩散，扩散层反而出现增厚的现象。当压下率增至60%～80%,合金层的主要物相由Fe_2Al5逐渐向FeAl转变，从而显著提升了镀层的抗裂性能。该现象主要归因于高压下率诱发的结构缺陷，有效缩短了元素扩散路径，进而加速了相转变过程，同时导致扩散层厚度有所降低。此外，Kirkendall孔洞与裂纹的演化过程表现出明显的临界特征，其中以60%压下率为裂纹密度显著增加的临界点。
5A06多流道曲面散热结构SPF工艺数值模拟及验证
韩政;蒋少松;江程;李昕童;刘吉琛;卢振;针对铝合金曲面散热型构件的应用需求，进行了5A06铝合金多流道曲面结构超塑成形(SPF)工艺研究。基于高温单向拉伸试验，确定了5A06铝合金最佳SPF参数，通过SPF数值模拟，分析了多流道曲面结构SPF过程中，板材应力、应变、壁厚变化及宏观变形特征，并对成形件结构、工艺参数及气压加载路径进行了优化，利用数值模拟优化参数进行工艺试验，与模拟结果对比，验证了参数合理性。结果表明，5A06铝合金在430℃/0.01 s-1条件下超塑性能最好，伸长率约为185%。流道气压为1 MPa,成形件深宽比为0.25时，板材最大减薄率约为20%,厚度分布均匀，数值模拟结果与试验结果吻合效果较好，最大相对误差为3.07%。采用数值模拟优化后的参数进行工艺试验，可得到无明显外观缺陷、流道形状良好、力学性能较高的5A06铝合金多流道曲面散热型结构件。
脉冲电流占空比对TC4钛合金组织和力学性能的影响
彭文飞;康健;邵熠羽;郑雪梅;为探究提升钛合金力学性能的新途径，开发了脉冲电流处理装置，其可在数秒内使试样温度达到900℃,该技术具有速度快、节能的优势，并开展了不同占空比下脉冲电流处理对TC4钛合金力学性能和微观组织快速改性的研究。与常规固溶处理相比，经不同占空比脉冲电流处理后的试样强度均有不同程度的提升，屈服强度和抗拉强度的最大增幅分别为20.87%和10.86%。采用扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等表征手段发现，脉冲电流的热效应和非热效应相互协同作用促进了TC4钛合金中位错的移动，引发元素扩散、相变以及晶粒尺寸变化。研究结果与分析表明，适当的电脉冲参数能够通过相变和快速晶粒细化，达到改善TC4钛合金的力学性能的目的。
基于外凸型线圈的双板件电磁成形电磁力分布与变形均匀度研究
邱立;陈玉红;陈烁;江进波;曹成;汪仲弘;针对传统双板件电磁成形中金属板件变形均匀度不足的瓶颈问题，创新性地提出基于外凸型线圈的双板件电磁成形方法。选取AA1060铝板为研究对象，通过COMSOL多物理场耦合平台构建外凸型线圈驱动双板件成形的二维轴对称模型，系统分析电磁-力耦合作用机理。外凸型线圈通过增强板件端部区域涡流密度实现轴向电磁力分布的优化调控。仿真结果表明，传统双板件电磁成形时Dz为25.80 mm,采用基于外凸型线圈的双板件电磁成形的Dz为44.28 mm,基于外凸型线圈的均匀区域是传统线圈均匀区域的1.71倍。该新型线圈结构能有效改善双板件成形均匀性，为双板件电磁成形工件质量的提高提供了新的解决方案。
波纹辊结构参数对轧制镁/铝层合板翘曲的影响
冯光;杨展鹏;徐清龙;根据点阵强变形轧制(LSDR)原理通过波纹辊制备镁/铝层合板，在改善翘曲和提高结合强度方面有明显优势。通过数值模拟和轧制实验相结合的方法，分析不同幅值与周期的波纹辊轧制镁/铝层合板过程中两种金属的塑性流动和应变变化规律，阐释波纹辊结构参数对轧制镁/铝层合板翘曲的影响。结果表明：在预热温度为400℃、压下率为40%下，镁/铝层合板的翘曲曲率随着波幅或周期的增大先减小后增大，波幅为0.4 mm、周期为2πmm的波纹辊可以制备板形质量好且拉剪强度高的镁/铝层合板。