第16卷 第7期
摘要：目的 针对砂型打印过程中存在层间结合力差和树脂含量与发气量难以协调等问题，提出多材料砂型 增材制造层间加热与压实整体成形工艺，实现多材料砂型的高性能制造。方法 基于多材料砂型加热压实一 体化成形装置，通过优化匹配辊轮旋转速度、辊轮直径和加热温度等加热压实一体化成形工艺参数，实现对砂型力学性能的精确调控，并通过铸造试验进行应用验证。结果 通过自旋辊轮压实的方式辅助铺砂，当 辊轮直径为60 mm、辊轮转速为3 r/s时，铺砂效果最好，砂型强度最高，砂型透气性满足铸造需求；针对 1.5 mm 厚度的具有片层堆叠结构的复合砂型，优选出层间加热压实一体化成形工艺参数如下：层间加热温 度为150 ℃，辊轮直径为60 mm，辊轮转速为2 r/s。验证了采用层间加热压实一体化成形工艺可制备高质 量的多材料复合砂型，砂型与铸件均具有良好的尺寸精度和性能，1.5 mm 片层堆叠结构的复合铸型及其铸件尺寸精度较高，铸件晶粒细化效果明显、力学性能优异。结论 通过多材料砂型增材制造层间加热与压实 整体成形工艺研究，协调了高强度砂型的发气量和树脂量，进一步推动砂型增材制造技术向绿色化、柔性 化和高性能制造方向创新发展。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.001
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
强惠, 单忠德, 杨浩秦, 等. 多材料砂型增材制造层间加热与压实整体成形工艺研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 1-11.
QIANG Hui, SHAN Zhongde, YANG Haoqin, et al. Integral Forming Process of Interlayer Heating and Compaction in Multi-material Sand Additive Manufacturing[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 1-11.
摘要：电磁脉冲焊接技术由电磁脉冲成形技术演化而来，通过电磁力驱动被焊接金属发生高速碰撞，实现碰撞界面的冶金结合进而获得焊接接头，作为一种固相连接技术，尤其适用于性能差异显著的异种材料焊接。随着国内外研究者对电磁脉冲焊接技术的深入研究，发现该技术在铝与镁、铝与铜、铝与钛、铝与镍钛等异种有色金属焊接领域的应用前景日益广阔。然而，目前缺乏对异种有色金属电磁 脉冲焊接研究现状及发展趋势的综述研究，未能明确该技术在异种有色金属焊接中存在的问题和发展 方向。因此，本文详细探讨了异种有色金属电磁脉冲焊接接头的微观结构特征、元素分布规律及显微组织特性，并阐述了接头形成机理，主要包括碰撞界面结合模型和缺陷形成机制。研究发现，不同异种有色金属组合的焊接界面结构明显不同，电磁脉冲焊接接头的力学性能优化需要通过进一步揭示焊 接界面结构的形成机制来实现，电磁脉冲焊接技术难以对电学性能差、厚度大以及强度高的材料进行高质量焊接，需要加强相关辅助焊接技术、辅助装备的研究开发。最后对电磁脉冲焊接技术在异种有 色金属的焊接过程中存在的问题及未来发展方向进行了展望，提出了未来该技术的研究发展方向，为电磁脉冲焊接技术的相关研究奠定了基础。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.002
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
王守武, 王亚平, 陈玉华, 等. 异种有色金属电磁脉冲焊接研究现状及发展趋势[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 12-22.
WANG Shouwu, WANG Yaping, CHEN Yuhua, et al. Research Status and Development Trend of Electromagnetic Pulse Welding of Dissimilar Non-ferrous Metals[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 12-22.
摘要：随着复杂微型构件特征尺寸的不断减小，尺度范围不断扩大，材料种类日益增多，单纯依靠模具施加载荷的塑性微成形技术受到越来越多的挑战，成为制约微型构件实际应用的关键技术瓶颈。特种能场微成形技术利用超声场、电场和电磁场等能场与材料相互作用产生的特殊物理效应进行微加工，可以明显改善材料的塑性流动，降低微成形载荷，从而显著提高微型构件成形质量。本文综述了超声场、电场和电磁 场等特种能场作用下塑性微成形的研究进展。首先探讨了特种能场作用下材料力学性能响应机制及微成形 尺度极限，其次介绍了特种能场作用下微成形过程中材料微观组织结构演化与缺陷形成机理，最后总结了 特种能场辅助微成形的关键工艺参数及其对成形质量的影响规律，强调了通过优化工艺参数实现高精度成形的重要性，为复杂微型构件的低成本、高效制造提供了新的技术路径。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.003
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
单德彬, 李虎山, 陈俞希, 等. 复杂微型构件特种能场辅助微成形研究进展[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 23-47.
SHAN Debin, LI Hushan, CHEN Yuxi, et al. Research Progress on Energy Field Assisted Micro-forming of Complex Micro Parts[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 23-47.
摘要：目的 研究2219铝合金搅拌摩擦焊接头的蠕变变形行为、力学性能及其微观组织演变规律，探明焊接态铝合金材料的蠕变变形与强化机制，为超大型高筋薄壁构件板坯搅拌摩擦拼焊+蠕变时效形性一体化制 造提供理论与技术支撑。方法 通过蠕变时效实验和室温性能测试，研究了有焊缝和无焊缝材料的蠕变时效 行为与力学性能演变，结合应力指数、激活能计算和透射电镜表征，分析了焊缝对2219铝合金蠕变时效特性的影响。结果 与母材相比，有焊缝铝合金整体蠕变量更低，但前期短时蠕变速率高而后期长时变形速率低，变形机制由母材的扩散蠕变转为位错攀移；有焊缝材料蠕变时效后抗拉强度增加量相对更少，屈服强度增加量基本相同，表现为加工硬化能力降低。同时，焊核区晶粒细小、晶内析出大量弥散的GPⅡ区、θʹʹ 和θʹ相，且晶界附近出现无沉淀析出带，热影响区和热机影响区析出相长大，但热机影响区析出相开始出现粗化。结论 在蠕变时效过程中，搅拌摩擦焊后的 2219 铝合金复杂的微观组织演变会提高材料的蠕变变形和强度提升敏感性，上述发现为优化搅拌摩擦焊与蠕变时效成形工艺参数匹配提供了基础。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.004
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
湛利华, 朱喜霖, 杨有良, 等. 2219铝合金搅拌摩擦焊接头的蠕变时效行为研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 48-56.
ZHAN Lihua, ZHU Xilin, YANG Youliang, et al. Creep Aging Behavior of 2219 Aluminum Alloy Friction Stir Welding Joints[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 48-56.
摘要：目的 针对常规挤压工艺成形尾翼类构件飞行时翼片径向产生挠曲变形的问题，提出了一种可调控金属流动的径向同步加载成形方法。方法 结合ANSYS、Deform-3D有限元模拟和物理实验，分析径向同步加载的金属流动行为、等效应变和金属流线分布，通过拉伸实验测试成形翼片挤压方向（Extrusion Direction， ED）和横截面方向（Transverse Direction，TD）的力学性能，并通过观察显微组织揭示径向强化机理。结果 径向同步加载通过对坯料施加周向压应力促进了金属径向流动，形成了沿径向分布良好的金属流线，有利于提升径向力学性能；采用该工艺试制构件表面质量良好，无宏观缺陷，且形成沿径向分布的宏观流线；翼片径向力学性能显著提升，屈服强度提升了57.8 MPa，抗拉强度提升了80.1 MPa，延伸率提升了1.4%， 其强塑性的提升与纤维组织和块状LPSO相的纤维强化密切相关。结论 实现了尾翼类构件的径向同步加载整体成形，通过调控金属流动形成径向分布良好的金属流线，提升了成形翼片径向强度，为高性能镁合金尾翼类构件的整体成形提供了理论基础和技术支撑。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.005
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
张治民, 贾晶晶, 董蓓蓓, 等. 镁合金尾翼类构件径向同步加载工艺研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 57-65.
ZHANG Zhimin, JIA Jingjing, DONG Beibei, et al. Radial Synchronous Loading Forming of Magnesium Alloy Empennage-shape Components[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 57-65.
摘要：：目的 针对30CrMnSiA合金结构钢小模数齿形件电流辅助分形旋压成形工艺，探究工艺参数对小模数齿形件成形质量的影响规律，分析工艺参数间的相关性，获得优化后的工艺参数组合。方法 选取小模数齿 形件齿廓偏差、齿距偏差、轮齿饱和度为成形质量响应指标，以电流密度、占空比以及旋轮进给速度为影响因素，设计响应面试验方案；根据有限元模拟结果建立成形质量回归预测模型，分析电流密度、占空比以及 旋轮进给速度对小模数齿形件成形质量的影响规律，计算获得最优的参数组合并进行试验验证。结果 电流密度、脉冲占空比、旋轮进给速度对小模数齿形件成形质量有显著影响，成形质量随着电流密度与占空比的升高而升高，随旋轮进给速度的升高而先升高后降低；且电流密度与旋轮进给速度、脉冲占空比与旋轮进 给速度在对轮齿饱和度的影响上有一定的交互性；通过建立的回归模型预测得到的优化工艺参数如下：电 流密度为17.5 A/mm2、脉冲占空比为40%、旋轮进给速度为0.6 mm/min。结论 回归模型预测值与试验值的相对误差小于8%，说明所构建的成形质量回归预测模型是准确的，利用优化后的参数可制备出成形质量良好的小模数齿形件。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.006
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
夏琴香, 范旭东, 周昊阳, 等. 难变形金属小模数齿形件电流辅助分形旋压成形工艺优化[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 66-75.
XIA Qinxiang, FAN Xudong, ZHOU Haoyang, et al. Optimization of Current Assisted Splitting Spinning Forming Process for Small Module Tooth-shaped Parts Made of Difficult-to-deformed Material[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 66-75.
摘要：金属3D打印技术依照三维模型进行复杂几何形状构件的制造，可以制造传统制造手段无法实现的复杂结构，已经成为复杂高温合金构件成形的重要技术手段。然而，当采用3D打印工艺制备镍基高温合金构件时，存在原料/能量源/熔池之间的相互作用，并在大温度梯度、极快冷等条件下会进行非平衡凝固，这些特殊的过程决定了3D打印镍基高温合金有着不均匀的微观组织与各向异性的力学性能。现阶段，对增材镍基高温合金微观结构-性能-使役行为的理解比较欠缺，严重限制了其在工业领域的广泛应用。本文讨论了3D打印镍基高温合金的特点；归纳了不同制粉方式、粒径比、粉末成分、缺陷、流动性等粉末原材料特性对 3D 打印镍基高温合金冶金质量的影响；梳理了3D打印激光能量、扫描速度、扫描间距等工艺参数对镍基 高温合金晶粒、析出相及偏析等微观组织的影响；讨论了影响3D打印镍基高温合金拉伸、蠕变及疲劳性能 的因素。最后，总结了3D打印镍基高温合金发展过程中面临的问题及可能的对策，提出了一些值得探索的方向。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.07.007
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
曹祎凡, 王瑞, 孙宝德, 等. 3D打印镍基高温合金研究进展[J]. 精密成形工程, 2024, 16(7): 76-95.
CAO Yifan, WANG Rui, SUN Baode, et al. Research Progress of Nickel-based Superalloys for 3D Printing[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(7): 76-95.
