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金属加工·热加工

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2026年01期

《金属加工》创办于1950年，始终服务于金属加工领域，作为我国金属加工技术发展历程的忠实记录者和传播者，为广大企业和读者提供了数量巨大、实用性强、具有很高参考价值的技术文章，深受广大企业及读者的喜爱，为推动我国金属加工技术与装备水平的提高做出了卓越的贡献。

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激光增材制造专题 | 超高速激光熔覆新型涂层材料研究进展

激光增材制造专题 | 超高速激光熔覆新型涂层材料研究进展

摘要：超高速激光熔覆技术凭借其极高的加工效率、低热输入，以及与基体间优异的冶金结合特性，已成为制备新一代高性能表面涂层的关键技术。相较于传统激光熔覆，该技术能够显著抑制气孔、裂纹等缺陷，制备出组织致密、性能优越的涂层，在高端装备关键部件的再制造与表面强化领域展现出巨大应用潜力。阐述了超高速激光熔覆的技术原理与核心优势，重点分析了激光功率、扫描速度、送粉率等关键工艺参数对超高速激光熔覆新型材料涂层表面质量和微结构的影响规律。综述了近年针对非晶合金、陶瓷、复合材料和高熵合金等新型熔覆材料的研究进展，以及当前新型熔覆材料的局限性和未来待解决的问题。最后，总结了超高速激光熔覆技术发展在工艺优化、新型材料开发、研究方法创新等方面的研究进展。
激光增材制造专题 | SiC/AI复合材料激光增材制造研究进展

激光增材制造专题 | SiC/AI复合材料激光增材制造研究进展

摘要：铝基碳化硅（SiC/Al）复合材料因具备高强度、轻量化及卓越的热稳定性等优势，已成为航空航天卫星支架、导弹惯导器件、高功率电子封装等高端装备领域关键的“结构-功能”一体化材料。然而，运用传统制备技术结合机械加工的方法，普遍面临材料利用率不高、复杂构件生产周期较长、产品合格率较低等技术难题。激光增材制造技术借助“离散-堆积”成形原理打破几何限制，在复杂构件近净成形的同时，缩短制造周期，为SiC/Al复合材料提供了具有颠覆性的制造方案。聚焦于选区激光熔化（SLM）技术，对SLM技术成形SiC/Al复合材料研究现状及存在的问题进行了全面论述，并对其应用领域面临的挑战和未来的发展趋势进行了展望。
激光增材制造专题 | 3D打印FeCoNiAITi高熵合金的高温力学性能研究

激光增材制造专题 | 3D打印FeCoNiAITi高熵合金的高温力学性能研究

摘要：在海洋环境中长期服役的船舶，面临复杂多变且极具挑战性的外部条件，包括高应力、强腐蚀及宽温域波动等，因此对材料的力学性能提出了更高的要求。增材制造技术能够制备出兼具高精度与高疲劳强度的金属结构件，为极端环境下的材料应用提供了新的技术途径。高熵合金（High-EntropyAlloys，HEA）作为一类具有应用前景的新型合金体系，因其在极端条件下仍具有优异的力学性能而受到广泛关注。FeCoNiAITi高熵合金是一类典型的FCC型合金系，通过增材制造技术能够建立多尺度微观结构来提高性能。基于此，通过选区激光熔化技术（SelectiveLaserMelting，SLM）打印了（FeCoNi）86Al7Ti7块体材料，系统研究了该合金从室温到 730°C 的拉伸力学性能与微观组织演变。结果表明：随着温度的升高，屈服强度和极限抗拉强度呈显著下降趋势，而伸长率同步降低。在室温下材料表现出较好的综合力学性能，屈服强度超过 680MPa ，极限抗拉强度约 924MPa ，均匀伸长率达 35% ；当温度升高至 730^°C 时，高温应力诱导的动态再结晶导致强度快速下降至171MPa，均匀伸长率下降至 11.06% ，为高熵合金在极端条件下的高温力学性能调控提供了重要参考，对开辟新型高温合金应用具有指导意义。
激光增材制造专题 | 选区激光熔化lnconel738合金显微组织与拉伸性能调控

激光增材制造专题 | 选区激光熔化lnconel738合金显微组织与拉伸性能调控

摘要：采用选区激光熔化技术成形Inconel738合金，研究了固溶 + 时效处理对Inconel738合金显微组织与力学性能的影响。研究表明：固溶温度升高会导致初生γ'相减少、二次γ相增多，并使得固溶 + 时效处理试样的显微硬度从 438.0HV 提高至 481.1HV 。室温拉伸测试显示，沉积态试样纵向和横向抗拉强度分别为 1199.65MPa ，1257.39MPa ，热处理后分别升高到 1292.91MPa 、 1283.31MPa ；热处理后试样的纵向和横向断后伸长率由沉积态的 27.83% 和 22.23% 分别降低到 14.39% ， 7.67% 。 900°C 高温拉伸性能测试显示，经固溶 + 时效处理后，纵向试样抗拉强度从沉积态的781MPa下降至 610MPa ，断后伸长率从 4% 提高至 18% ；横向试样抗拉强度从674MPa下降至598MPa，断后伸长率从 0.5% 提高至 5.5% 。
激光增材制造专题 | 钛材表面激光熔覆层制备工艺研究

激光增材制造专题 | 钛材表面激光熔覆层制备工艺研究

摘要：为提高纯钛材表面硬度，试验采用激光熔覆技术在其表面制备了 Ti+B₄C 熔覆层。通过对比12种不同工艺参数下试样熔覆层的外观，选择了可获得良好表面质量熔覆层的4种工艺进行进一步对比分析，当激光功率?1050w ， B₄C 粉末含量 ?15% 时，熔覆层外观表面光滑、均匀。分别对4种工艺处理的试件进行微观组织分析和硬度检测，结果表明：当 B₄C 粉末含量为 15% 时，试件熔覆层与基体结合良好，熔覆层侧硬度随着与界面距离增加而升高，当功率为 1200W 时，硬度最高达到 1240HV ；当 B₄C 含量为 20% 时，熔覆层与基体之间出现连续的过渡层，且过渡层硬度较低，将影响熔覆层与基体的结合质量。因此采用激光熔覆技术在TA2表面制备高硬度熔覆层的最佳工艺为：激光功率为 1200W ， B₄C 含量为 15% 。
激光增材制造专题 | 电化学抛光对激光粉末床熔融纯Mo降解行为的影响

激光增材制造专题 | 电化学抛光对激光粉末床熔融纯Mo降解行为的影响

摘要：激光粉末床熔融（Laser Powder BedFusion，LPBF）技术是定制化多孔纯Mo结构的重要技术。然而，LPBF成形纯Mo试样仍面临表面粗糙度值高及耐蚀性差等问题。电化学抛光（ElectrochemicalPolishing，ECP）是LPBF成形纯Mo的主要环保型后处理工艺。研究了不同ECP抛光状态对LPBF成形纯Mo的表面粗糙度及降解特性的影响。结果表明：经电化学抛光处理后，试样表面粗糙度由 4.55μm 显著降低至 1.05μm ；相比原始态试样，抛光后试样腐蚀电流密度降低了 78.4% 。失重率从大到小顺序为：原始态 > 半抛光 > 抛光，且随着浸泡时间增加，失重率逐渐增加。溶液pH值波动 ?0.5 ，验证了降解过程未引发局部酸化，符合生物医用材料要求。通过采用ECP处理Mo基材料表面，为合理调控其植入体的降解行为及降解速率的均匀性提供了重要理论依据。
激光增材制造专题 | 基于SLM工艺角盒类零件支撑结构的优化设计

激光增材制造专题 | 基于SLM工艺角盒类零件支撑结构的优化设计

摘要：角盒类零件是一种常用的连接件，被广泛应用于机身结构。激光选区熔化成形（SLM）作为一种先进的制造技术，可实现角盒类零件的快速试制。为了探究适用于角盒类零件的支撑结构，保证零件成形的成功率和精度，采用试验和数值模拟相结合的方式对两种角盒类零件的支撑结构进行了优化设计，并通过对随炉试样的检测表征了零件的各项力学性能。结果表明：优化支撑结构后的“工字形”角盒有更优的成形质量；有控形支撑的“C形”角盒比无控形支撑的角盒有更优的成形精度；模拟仿真结果表明：加入优化控形支撑后，角盒的最大形变量和最大应力值分别降低了 74% 和 18% ；随炉试样的测试表明：基于SLM成形试样的各项力学性能均优于锻件GJB2744—1996《航空用钛及钛合金自由锻件和模锻件规范》规定的指标。该研究可为基于SLM工艺角盒类零件的支撑优化和数模设计提供参考。
焊接与切割 | SAI5183船用铝合金焊丝工艺焊接性及接头力学性能研究

焊接与切割 | SAI5183船用铝合金焊丝工艺焊接性及接头力学性能研究

摘要：以SA15183新型号船用铝合金焊丝为研究对象，采用TIG/MIG焊接技术对5083-H116铝合金分别进行向上立焊、仰焊、平焊以研究该型号焊丝的焊接性。研究内容包括熔敷金属性能测试、化学成分分析、焊接接头力学性能测试及微观组织分析等。结果显示：该焊丝熔敷金属抗拉强度达到291MPa、伸长率 30% ，其化学成分均满足CCS材料与焊接工艺要求。接头拉伸测试表明：MIG焊接头的抗拉强度略高于TIG焊接头，相同焊接技术下向上立焊、仰焊、平焊3种焊接接头力学性能接近且抗拉强度均达到母材抗拉强度的 90% 。显微组织检测结果显示：在不同焊接工艺下，焊缝区均观察到了白色弥散相 Al₆ （Fe，Mn）化合物，其中，采用MIG向上立焊和平焊焊接工艺时，焊接接头内析出相体积尺寸相对更大，弥散强化效果更好；此外，焊缝区也观察到了Mg元素固溶强化效果，其中，采用MIG向上立焊、TIG向上立焊和TIG仰焊焊接工艺时，接头内Mg元素分布更加均匀，固溶强化效果更好。上述两种强化效果保证了焊接接头良好的抗拉强度。
焊接与切割 | 锌箔对不锈钢和镁合金焊接接头的质量影响

焊接与切割 | 锌箔对不锈钢和镁合金焊接接头的质量影响

摘要：以不同厚度的锌箔作为中间层将镁合金与不锈钢通过激光焊进行焊接。利用光学显微镜、扫描电子显微镜分析了各区域的相组成，并测试了接头硬度分布情况。研究结果表明：添加 0.1mm 厚的锌箔层时，焊接接头性能最好，在焊接功率 3.8kW 、焊接频率 9.0Hz 、焊接速度 0.8mm/s 、保护气流量7L/min下，可以获得细小均匀的晶粒结构，不锈钢、镁、锌的最大硬度分别为 296.4HV 、72.3HV、 110.3HV 。研究结果对于促进镁合金与不锈钢异种材料连接具有重要的理论意义和实用价值。
焊接与切割 | 不同热输入下风电机组塔筒筒节焊缝应变自动分析

焊接与切割 | 不同热输入下风电机组塔筒筒节焊缝应变自动分析

摘要：若仅对风电机组塔筒焊接结构在承受载荷时的应力状态进行分析，则忽略了热输入与载荷共同对焊缝主应力的影响，会增加应变计算误差。为此，对不同热输入下风电机组塔筒筒节焊缝应变自动分析展开研究。首先，构建风电机组塔筒筒节焊缝的有限元简化模型，对塔筒焊缝所受的载荷进行计算；其次，运用经典3D双椭球热源模型确定塔筒筒节焊接过程中热输入的大小；再次，分析热输入与载荷的关系，结合3个载荷分量，通过热点应力法计算塔筒筒节焊缝主应力；最后，根据热输入大小变化及对焊缝主应力的影响，结合焊缝主应力计算结果，实现焊缝应变自动分析。试验结果表明：所提方法与预先设置的实际应变值高度重合，应变值误差不超过 1% ，可以精准监测风电机组塔筒筒节焊缝的应变状态。
焊接与切割 | 动车组车体结构多层多道焊接变形的有限元模拟与验证

焊接与切割 | 动车组车体结构多层多道焊接变形的有限元模拟与验证

摘要：针对大型工程结构焊接变形数值模拟存在的计算效率与精度难以兼顾的问题，提出一种基于局部-整体映射策略的有限元模拟方法。该方法通过建立局部焊缝精细模型完成温度场分析，将获得的热循环曲线通过映射算法施加于整体结构模型，构建了快速焊接应力变形预测体系。特别针对动车组底架焊接中普遍存在的多层多道焊工艺，提出热循环叠加等效算法，建立多道次热输入与等效单次热源的叠加关系，实现了多道次焊接的简化建模。并通过试验测试，验证了该方法的有效性，结果表明：当采用热循环叠加后的等效单次加载时，焊接变形的相对误差 <5% ，计算耗时显著降低。研究证明：该方法在保证计算精度的前提下，通过热源映射技术和叠加算法显著提高了计算效率，为大型复杂焊接结构的工艺优化提供了高效的数值分析手段。
焊接与切割 | 熔化极气体保护自动焊中气体组分对核级管道焊缝性能影响研究

焊接与切割 | 熔化极气体保护自动焊中气体组分对核级管道焊缝性能影响研究

摘要：为了研究熔化极气体保护自动焊在核级管道的应用可行性，以核级碳素钢管道P280GH为研究对象，选用5组不同比例 Ar+CO₂ 混合气体开展试验研究，分析不同保护气体组分对焊接接头性能与组织的影响。试验结果显示：随着Ar含量占比的增加，焊缝区组织呈现均匀化和细化趋势，当Ar组分为 80%～85% 时，焊接接头兼具焊接性和经济性。Ar含量占比 80% 时，其焊缝区、热影响区和母材区硬度分别为204HV10、199HV10和188HV10，平均抗拉强度为 518.5MPa ， 0^°C 下焊缝区和熔合区平均冲击吸收能量分别为110J、69J， -20°C 下分别为100J、49J。证明核级管道可采用熔化极气体保护自动焊的方法施工应用。
焊接与切割 | 频振激励下焊接薄板薄弱点微小变形超声波信号检测

焊接与切割 | 频振激励下焊接薄板薄弱点微小变形超声波信号检测

摘要：金属薄板在焊接过程中，其电弧等能量源会产生高频振动，这些振动会传递到焊接薄板上，形成频振激励。频振激励会使薄板焊接热影响区的焊缝松动，引发局部薄弱点出现微小变形。这种变形仅通过信号频谱的细微变化呈现，基于视觉的检测方法难以捕捉，降低了检测精度。为此，在频振激励下，提出焊接薄板薄弱点微小变形超声波信号检测方法。首先，对超声波信号进行Top-Hat变换滤波处理，提取时频域特征，包括波峰平均间隔、衰减系数、能量系数及高低频分量特征；其次，将提取的时频域特征作为支持向量机(SVM）的输入，引入蜣螂优化算法优化SVM的惩罚因子参数，通过滚球行为的全局探索、繁殖行为的邻域限定、觅食行为的局部细化和偷窃行为的避免局部最优4个阶段，不断更新蜣螂种群位置以获取最优惩罚因子，结合高低频分量特征的微小变化建立最优决策函数，实现对薄板部位变形的精确检测。以矿用胶轮车吊臂焊接薄板为检测对象，展开试验验证。试验结果表明：所提方法能够准确提取薄板变形后的超声波信号时频域特征，R-square指数与皮尔逊相关系数均接近于1，验证了其高检测精度与可靠性。
焊接与切割 | 一种铝合金结构件焊接变形控制的工艺研究

焊接与切割 | 一种铝合金结构件焊接变形控制的工艺研究

摘要：介绍了一种铁路货车漏斗车底门结构件制造过程中焊接变形的控制工艺研究。通过优化底门组件的焊缝结构形式，选用适当的焊接电流、电弧电压和焊接速度，结合铝合金底门组件焊接变形趋势，制定针对性的刚性固定和预制反变形方案，达到铝合金结构件焊接完成后不需要二次调校整形，避免因铝合金结构件平面度不达标而采取机械调校导致焊缝开裂的自的，在保证铝合金底门组件产品质量的同时，取消了二次调校工序，提高了生产效率。
热处理 | GH4706合金长时间时效下组织转变及拉伸和持久性能研究

热处理 | GH4706合金长时间时效下组织转变及拉伸和持久性能研究

摘要：为揭示长时时效对其拉伸-持久性能及微观组织的影响，GH4706合金在 600^°C 、 650°C 和 675°C 分别进行了 3000h 、5000h的长时间时效，分析了经室温拉伸和高温持久后的微观组织、断口形貌和力学性能。结果表明：晶粒尺寸随时效温度和时间的增加而显著增大，在 3000h 时效下， 600^°C 、 650°C 和 675°C 的晶粒尺寸分别为 40μm 、 50μm 和 67μm ；在 5000h 时效下，晶粒尺寸分别增至 67μm ！ 80μm 和 100μm 。碳化物与n相呈现“低温离散化—中温致密化—高温粗化”规律，n相由离散颗粒状转变为连续针状。GH4706合金室温拉伸的断后伸长率和抗拉强度随时效温度和时间的增加而降低。持久断后伸长率和断面收缩率在3000h时随温度升高而增加，而在5000h时先略有下降，后显著上升。持久时间在3000h和5000h时效条件下随时效温度升高而减少。3000h时效下， 600^°C 时持久时间最长，为 65h ， 675°C 时最短，仅为 9.3h ；在5000h时效下， 600^°C 持久时间为23.7h， 675°C 降至最短的 1.36h 。随着时效温度的升高， GH4706 合金的断裂模式在室温拉伸和高温持久试验中都逐渐由韧性断裂转变为沿晶脆性断裂。
热处理 | 活门零件渗碳后尺寸变形分析及工艺优化

热处理 | 活门零件渗碳后尺寸变形分析及工艺优化

摘要：针对液压系统活门零件渗碳后尺寸超差问题，研究了热处理工艺对活门零件尺寸的影响。以12CrNi3A钢为研究对象，研究了渗碳及热处理后试样尺寸、微观金相组织、内氧化及渗碳层深度，明确12CrNi3A钢渗碳及热处理工艺对零件尺寸的影响规律。结果表明：渗碳前调质处理后最终热处理变形量可以控制在 0.005mm 左右，即渗碳前调质预备热处理、渗碳过程随炉降温至 820-860^°C ，并保温 10～30min 后出加热室在保护气氛中冷却、渗碳后高温回火、正火、淬火、冰冷与回火为最佳的热处理工艺方案。
热处理 | 悬索桥滚轴支撑结构材料性能研究

热处理 | 悬索桥滚轴支撑结构材料性能研究

摘要：悬索桥桥位环境较为复杂，其滚轴支撑结构作为索鞍的核心受力部件，在长期服役过程中易出现磨损与腐蚀，因此材料耐久性至关重要。为评估悬索桥滚轴支撑结构材料的耐久性，选取FV520B、0Cr17Ni4Cu4Nb、KF80、1Cr17Ni2和3Cr13MoV共5种不锈钢锻件作为试验对象，并对其表面硬度、力学性能和耐腐蚀性能等关键指标进行了系统测试。结果表明：不同材料表面硬度均匀性存在一定的差异，1Cr17Ni2、0Cr17Ni4Cu4Nb、KF80不锈钢表面硬度更均匀，KF80、FV520B不锈钢各项综合力学性能较好，FV520B、0Cr17Ni4Cu4Nb、KF80不锈钢耐腐蚀性能较好。根据材料之间的力学性能试验结果可得，KF80不锈钢更适合用作悬索桥滚轴支撑结构的材料。
热处理 | 热力学计算在30CrMnSiNi2A钢热处理工艺设计中的应用

热处理 | 热力学计算在30CrMnSiNi2A钢热处理工艺设计中的应用

摘要：采用JMatPro软件对30CrMnSiNi2A钢进行热力学平衡相组成、热物理参数、Jominy淬透性以及热处理后的力学性能模拟计算，将计算数据应用到热处理工艺设计中。结果表明：30CrMnSiNi2A钢经过 900°C 油淬和 270°C 回火空冷后，金相组织为板条状马氏体和少量残留奥氏体，热处理硬度为48.5HRC，抗拉强度为1635.2MPa ，工艺试验所获得的金相组织和力学性能与软件模拟计算结果相符。
铸造与锻造 | TA15钛合金壳体挤压开裂产生机理及工艺优化

铸造与锻造 | TA15钛合金壳体挤压开裂产生机理及工艺优化

摘要：针对TA15钛合金壳体在热挤压时由于材料变形不均匀而产生较大的附加拉应力，从而导致壳体四周出现严重开裂缺陷的问题，采用数值模拟与试验相结合方法，对TA15钛合金壳体热挤压试验工艺参数进行改进和优化，以减小壳体薄壁处温度差，避免开裂缺陷。通过预热态挤压工艺，提高了热挤压模具内表面的初始温度，使用玻璃润滑剂改善模具与壳体之间接触面的润滑条件，同时减少了壳体挤压过程中的热量损失。结果表明：可以通过模拟预测的方式，成功将壳体薄壁处温度差控制在 <100°C 。对参考数值模拟的工艺参数进行了试验，验证了工艺方法的可行性，解决了TA15钛合金波纹状挤压开裂问题。
铸造与锻造 | 7075铝合金的铸造工艺与组织性能提升研究

铸造与锻造 | 7075铝合金的铸造工艺与组织性能提升研究

摘要：以7075铝合金铸造无损检测成功率低为背景，通过提高铸造温度、控制Cr含量比重等工艺方法，将成品率从 52.81% 提升至 96.99% ，提高了经济效益。结果表明：静置炉温度控制在 770～780^°C ， 2^# 过滤箱出口温度控制在 750^°C 附近时，可以有效地避免7075铝合金化合物的产生。当熔体中 w_Cr 在 0.21% 左右时，可以有效地避免7075铝合金化合物的产生。A1-Cr中间合金的质量可能影响化合物的形成，A1-Cr中间合金中 Cr 化合物越细小，最终制品中形成化合物的缺陷的趋势就越小。
铸造与锻造 | 硅钼球墨铸铁排气接管铸件缩松及砂孔问题解决

铸造与锻造 | 硅钼球墨铸铁排气接管铸件缩松及砂孔问题解决

摘要：探讨了一种硅钼球墨铸铁薄壁排气接管铸件缩松及砂孔问题的解决。通过对比试验，减小冒口形状尺寸，改变冒口放置位置，提高铁液碳当量，缩小包首及包尾温度差，以及提高型砂强度性能等多个方面进行验证，使各工艺参数配合到位，达到最好的工艺结构，将铸件缩松、砂孔等缺陷从 38% 降低到 2% ，铸件的工艺出品率也提高了 9.6% 。同时，对于同类型结构的铸件，在设计铸造工艺时，有很好的借鉴意义。

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