第16卷 第7期
摘要：目的 钛基复合材料塑性差，断裂机制复杂，研发准确的缺陷在线检测技术对控制其服役过程的破坏风险和成形过程的零件质量具有重要意义。方法 提出了基于声发射的TiB/TC4复合材料塑性变形缺陷检测方法，首先进行3种不同应力状态TiB/TC4 复合材料试样的单轴拉伸试验，以采集声发射信号，通过断口形貌分析其断裂机制，并使用谱聚类方法对声发射信号进行聚类分析，探寻声发射信号与断裂机制之间的关系。结果 通过谱聚类可将TiB/TC4复合材料塑性变形过程中的声发射信号分为低频连续和高频突发2类，其质心频率以600~650 kHz为分界。根据断口形貌分析将其分别对应为TC4基体晶粒内位错运动与晶界处增强相TiB颗粒断裂。TiB颗粒断裂的声发射信号占比随着应力三轴度的增大而提高。TC4基体晶粒内位错 运动的声发射信号为低频、连续信号，而TiB断裂的声发射信号为高频、突发信号。结论 TiB/TC4复合材 料塑性变形过程中的声发射信号源机制包括TC4基体晶粒内的位错运动与晶界处增强相TiB颗粒的断裂，通过谱聚类不仅能有效检测TiB/TC4复合材料塑性变形缺陷的产生，还能识别缺陷的形成机制。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.008
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
林沛贤, 冯雄飞, 郭文天, 等. 基于声发射的TiB/TC4复合材料塑性变形缺陷检测[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 96-108.
LIN Peixian, FENG Xiongfei, GUO Wentian, et al. Plastic Deformation Defect Detection of TiB/TC4 Composites Based on Acoustic Emission[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 96-108.
摘要：半固态技术自20 世纪70 年代由麻省理工学院开发以来，因其独特的优势而在全球范围内得到了广泛的研究。非枝晶组织的形成机理是半固态成形技术的基石，它决定了在特定条件下应采用哪些工艺来获 得优质的半固态组织，对开发新工艺具有重要的指导作用。经过近半个世纪的发展，半固态浆料制备过程 中非枝晶结构的形成机理已经发展出许多不同的观点。由此衍生了丰富的半固态浆料制备技术，大大促进 了半固态领域的发展。为了进一步理解凝固过程中球晶的形成机制，对各种非枝晶组织的形成机制进行了 梳理，基于制备原理将半固态制浆技术分为搅拌制备技术类和低过热度制备技术类，并对常见的几种技术 的原理和应用进行了总结。半固态产品的性能在很大程度上取决于其微观组织结构，但半固态形态复杂，传统的二维表征手段对材料内部空间结构的理解可能存在误差。对半固态浆料的二维微观组织和三维显微 组织表征技术进行总结分析，为理解金属半固态浆料的微观结构演变和微观组织与性能之间的关系提供了理论基础。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.009
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
徐升亮, 郭洪民, 杨湘杰. 金属半固态浆料非枝晶微观组织形成机制与表征[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 109-123.
XU Shengliang, GUO Hongmin, YANG Xiangjie. Formation Mechanism and Characterization of Non-dendritic Microstructure in Metal Semi-solid Slurry[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 109-123.
摘要：目的 针对轻质高强异形管状构件的迫切需求，研发了充液压制成形技术，以在低载荷下成形出具有高强度、大尺寸、小圆角等特征的异形空心薄壁管状构件。方法 给出了充液压制成形的力学原理，建立了成形过程压制力计算模型与临界支撑内压理论模型，分析了充液压制成形过程失稳屈曲/起皱规律、圆角充填机理与壁厚分布规律。结果 当管材充液压制过程所需的支撑内压为内高压成形压力的 1/10~1/20 时，就 可以避免管坯发生失稳屈曲与起皱，同时使压制力大幅降低。在弯曲与压缩应力复合作用下对管坯进行圆角充填，充液压制成形得到的管件壁厚减薄非常小。结论 利用小吨位合模压力机在超低压条件下可以充液 压制成形出具有小圆角与均匀壁厚的轻质高强异形管件，解决了传统内高压成形压力高、易发生开裂等难题。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.010
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
崔晓磊, 张鑫龙. 轻质高强异形管件充液压制成形技术[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 124-132.
CUI Xiaolei, ZHANG Xinlong. Hydro-pressing Forming Technology for Lightweight and High-strength Tubular Components with Irregular Cross Sections[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 124-132.
喷丸对TNM-TiAl合金组织以及450 ℃下高周疲劳性能的影响
摘要：目的 针对TNM-TiAl合金（Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B）服役时受高周疲劳影响的问题，揭示喷丸处理技术对TNM-TiAl 合金疲劳性能的影响规律。方法 通过扫描电镜和透射电镜分析喷丸前后的组织演变，测量喷丸前后合金表面残余应力、表面粗糙度和显微硬度分布规律，采用梯度法测量喷丸前后的高周疲劳极限，并分析断口形貌和断口附近组织。结果 喷丸后合金表面粗糙并且存在烧蚀坑，表面附近的片层团发生弯曲，在组织内部引入大量位错、位错缠结以及位错胞等缺陷。喷丸后表面粗糙度明显提高，显微硬度提高了209HV0.05，从表面到内部形成深度为260 μm的硬度梯度。喷丸后试样表面的残余压应力为446 MPa， 深度约为85 μm。喷丸后在450 ℃下保温30 h后合金表面最大硬度仍比喷丸前的硬度高166HV0.05，硬化 深度约为150 μm。未喷丸光滑试样、喷丸光滑试样、未喷丸缺口试样和喷丸缺口试样的疲劳极限分别为615、 637、385、455 MPa，光滑试样断裂类型为穿晶解理型脆性断裂，而缺口试样为穿晶脆性断裂。结论 喷丸 能够显著提高最大残余压应力和引入应力的深度，且喷丸引入的组织具有一定的热稳定性，喷丸明显提高 了TNM-TiAl合金的疲劳极限。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.011
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
葛庚午, 宿仁杰, 梁永锋, 等. 喷丸对TNM-TiAl合金组织以及450 ℃下高周疲劳性能的影响[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 133-143.
GE Gengwu, SU Renjie, LIANG Yongfeng, et al. Effect of Shot Peening on Microstructure and High-cycle Fatigue Properties of TNM-TiAl Alloy at 450 ℃[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 133-143.
固溶处理及工艺路径对Cu-Ni-Si-Co合金板材性能的影响
摘要：目的 系统探究了不同固溶温度及不同冷轧时效工艺对C7035合金力学性能与导电性能的影响规律。方法 针对C7035合金进行了不同温度的固溶处理，并进行了冷轧以及不同温度的时效处理。对比一次时效 的力学性能与电学性能差异性，并优化工艺路径。选择性能较为优异的样品观察其微观组织以及析出相。结果 提高固溶温度可显著提升一次冷轧-时效合金的硬度、强度以及导电性，其中性能较为优异的工艺参数 为960 ℃固溶1 h、冷轧90%、450 ℃时效3 h，对应板材的维氏硬度、抗拉强度及导电率分别为241.2HV0.1、 777 MPa、48.6%IACS。工艺优化后，较优异的工艺参数为960 ℃固溶1 h、冷轧90%、450 ℃预时效0.5 h、 冷轧 50%、450 ℃时效 2 h，对应板材的维氏硬度、抗拉强度及导电率分别为 252.8HV0.1、787 MPa、 41.2%IACS。结论 固溶温度越高，溶质原子溶入基体的数量越多，固溶后能观察到的第二相越少。960 ℃ 固溶后一次冷轧-时效的强度较高，与880 ℃固溶后一次冷轧-时效后相比，强度提高了约100 MPa，二次冷 轧时效后，强度有进一步的提升。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.012
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
梁海成, 惠文芃, 陈帅峰, 等. 固溶处理及工艺路径对Cu-Ni-Si-Co合金板材性能的影响[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 144-152.
LIANG Haicheng, HUI Wenpeng, CHEN Shuaifeng, et al. Effect of Solid Treatment and Process Route on Properties of Cu-Ni-Si-Co Alloy Sheet[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 144-152.
摘要：：目的 根据现有平板线圈的不足，设计了一种用于自动化作业的磁脉冲点焊焊枪。方法 采用有限元 模拟方法对比分析了磁脉冲点焊焊枪线圈和现有平板线圈的性能差异，并对磁脉冲点焊焊枪线圈的结构进行了优化。结果 当线圈工作部分高10 mm、宽4 mm时，焊枪线圈和平板线圈的最大电流密度、最大磁感 应强度、最大洛伦兹力分别为 3.142×1010 A/m2 和 3.639×1010 A/m2、19.40 T 和 21.69 T、5.149×1011 N 和 1.626×1012 N。当线圈工作部分宽4 mm时，随着高度由10 mm降低至4 mm，焊枪线圈的最大电流密度和 最大洛伦兹力分别提升了 27.56%和 57.64%。当驱动能力接近时，焊枪线圈所产生的位移仅为平板线圈的 13.09%。当焊枪线圈工作部分截面为10 mm×10 mm的方形时，飞板凸台在20 μs时的速度仅为200 m/s；而当截面为ϕ5.6 mm的圆形时，飞板凸台在19.2 μs时便产生237 m/s的速度。结论 在工作部分的高度和宽度相同的情况下，焊枪线圈的性能要弱于现有平板线圈的性能。在宽度不变的条件下降低焊枪线圈工作部分 的高度可以增大飞板的电流密度、洛伦兹力和速度，并且在性能相近的情况下，焊枪线圈工作部分所受应 力要小于现有平板线圈所受应力。另外，将磁脉冲点焊焊枪线圈工作部分的截面由方形替换为相同面积的圆形，可以获得更优的焊接条件。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.013
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
陈昶, 朱佳佩, 柳泉潇潇, 等. 磁脉冲点焊焊枪的设计及仿真分析[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 153-162.
CHEN Chang, ZHU Jiapei, LIU Quanxiaoxiao, et al. Design and Simulation Analysis of Magnetic Pulse Spot Welding Torch[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 153-162.
摘要：：目的 探究T6、T73和RRA热处理对不同道次压下量的热轧7075铝合金板材微观组织和力学性能的 影响，确定不同道次压下量的热轧7075铝合金板材最优热处理工艺。方法 分别将11%和16%道次压下量 的热轧7075铝合金进行T6、T73和RRA热处理，并对热处理后的试样进行微观组织表征和力学性能测试。结果 3种方式热处理后，11%道次压下量的热轧板材微观组织以拉长晶粒为主，伴随有等轴再结晶晶粒的 生成，而对于16%道次压下量的热轧板材，等轴晶数量增多，故经3种方式热处理后，16%道次压下量热轧 板材的屈服强度和抗拉强度均高于11%道次压下量热轧板材的相应强度。RRA热处理有效提升了16%道次 压下量热轧板材的延伸率，而对于11%道次压下量热轧板材，RRA的预时效等过程会造成其晶粒粗化，从 而降低延伸率，与T6和RRA热处理相比，T73热处理对力学性能的提升不显著。对于2种不同道次压下 量的板材，T6热处理为最优热处理工艺。经过T6处理后，11%道次压下量的热轧板材抗拉强度达到589.8 MPa，屈服强度达到560.7 MPa，延伸率达到16.6%，16%道次压下量的热轧板材抗拉强度达到607.5 MPa、 屈服强度达到580.9 MPa、延伸率达到13.6%。T6热处理后，<001>方向的织构占主导，原始板材内部存在 较多的小角度晶界，热处理后大角度晶界含量增多且有静态再结晶出现。3种热处理后的拉伸试样断口形貌 没有太大区别，存在大量韧窝和撕裂棱特征，说明热处理后板材塑性较好。结论 热处理能调控再结晶行为，优化亚晶等微观结构，与其他7系铝合金热处理后的力学性能相比，本文的7075热轧铝合金在16%道次压 下量和T6热处理条件下获得了较为优异的力学性能，说明热处理工艺设计合理。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.014
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
孔令波, 姜巨福, 黄敏杰, 等. 热处理对热轧7075铝合金组织和力学性能的影响[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 163-172.
KONG Lingbo, JIANG Jufu, HUANG Minjie, et al. Effect of Heat Treatment on Microstructure and Mechanical Properties of Hot Rolled 7075 Aluminum Alloy[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 163-172.
