引用論文

Yizhe Chen, Shilong Zhao, Yicheng Wang, et al. Advanced forming technologies for integrated metal components with extreme size and structure: State-of-the-art and perspectives[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, Volume 39, 2026, 100027

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關(guān)于文章

01

研究背景及目的

在航空航天、核能、新能源汽車等關(guān)鍵領(lǐng)域，采用具有極端尺寸或結(jié)構(gòu)的一體化金屬構(gòu)件是實現(xiàn)輕量化、性能提升以及高可靠性的關(guān)鍵途徑。這類具有極端尺寸或結(jié)構(gòu)的構(gòu)件通常由金屬板、環(huán)件或管材制成，具有超薄、超厚、超大、超長、超高筋及超大變直徑等特征，如運(yùn)載火箭推進(jìn)器貯箱箱底與大型壓力容器法蘭等。在金屬塑性成形過程中，由于材料科學(xué)、工藝學(xué)及材料力學(xué)等多學(xué)科效應(yīng)的交叉影響，極易產(chǎn)生斷裂、起皺、應(yīng)變差異過大、局部性能薄弱等缺陷，導(dǎo)致成形極端尺寸或結(jié)構(gòu)的構(gòu)件極具挑戰(zhàn)。為解決尺寸或結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的構(gòu)件所面臨的成形難題，先進(jìn)的塑性成形技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。基于作者近30年在塑性成形領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗以及牽頭獲得的3項國家科學(xué)技術(shù)獎勵，本文回顧了極端尺寸和結(jié)構(gòu)構(gòu)件先進(jìn)成形技術(shù)的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)、工業(yè)應(yīng)用以及現(xiàn)存局限，提供了關(guān)鍵金屬構(gòu)件成形的前沿技術(shù)和展望。

02

試驗方法

針對具有超薄、超厚、超大、超長、超高筋和超大變直徑等極端尺寸或結(jié)構(gòu)的金屬構(gòu)件，系統(tǒng)地綜述了超薄或超厚板件、超大環(huán)形構(gòu)件與超大變直徑管件三類典型極端構(gòu)件的先進(jìn)成形技術(shù)，對基本原理、關(guān)鍵技術(shù)、典型應(yīng)用以及存在問題進(jìn)行了詳細(xì)總結(jié)與分析，并提出了進(jìn)一步發(fā)展的基本思路和建議。

03

結(jié)論

作者首次系統(tǒng)地綜述了多種具有典型極端尺寸與結(jié)構(gòu)的金屬構(gòu)件先進(jìn)成形方法，介紹了通過調(diào)整工藝條件與順序，從而優(yōu)化應(yīng)力狀態(tài)、提升金屬塑性變形能力的基本學(xué)術(shù)思路，詳細(xì)討論了多種典型極端構(gòu)件成形實例，包括：(i) 超薄或超厚板件成形；(ii) 具有薄壁與高筋特征的超大環(huán)形構(gòu)件成形；(iii) 具有超大變直徑的超長管件成形。針對這些典型極端成形構(gòu)件，建立了多種先進(jìn)塑性加工技術(shù)與成形路徑，并在關(guān)鍵工藝及工程應(yīng)用中取得了一定成功，實現(xiàn)了極端金屬構(gòu)件的穩(wěn)定塑性成形，為新一代高端裝備關(guān)鍵金屬構(gòu)件的極端成形領(lǐng)域提供了最新研究進(jìn)展與未來發(fā)展方向參考。

04

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關(guān)于團(tuán)隊

01

團(tuán)隊成員介紹

團(tuán)隊帶頭人：

華林，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，武漢理工大學(xué)教授、博導(dǎo)、學(xué)術(shù)委員會副主任、機(jī)電與車輛工程學(xué)部主任，西安交通大學(xué)工學(xué)博士。高溫輕合金及應(yīng)用技術(shù)全國重點實驗室首席科學(xué)家，現(xiàn)代汽車零部件技術(shù)湖北省重點實驗室主任，兼任中國汽車工程學(xué)會常務(wù)理事、中國機(jī)械工程學(xué)會理事、中國機(jī)械工程學(xué)會塑性工程分會理事長。長期從事運(yùn)載裝備制造科學(xué)教研工作，入選人事部新世紀(jì)百千萬人才工程、國務(wù)院政府特殊津貼，獲得國家技術(shù)發(fā)明與科技進(jìn)步二等獎3項、國家教學(xué)成果二等獎、中國機(jī)械工程學(xué)會科技成就獎。

第一作者介紹：

陳一哲，國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者，武漢理工大學(xué)教授、博導(dǎo)、汽車工程系主任，哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士?！稒C(jī)械工程學(xué)報》、《汽車工程》青年編委，長期從事非均質(zhì)材料先進(jìn)制造技術(shù)研究，發(fā)表學(xué)術(shù)論文70篇，授權(quán)發(fā)明專利22項，獲得省部級教學(xué)科研獎勵3項。

02

團(tuán)隊簡介

面向航空航天、新能源汽車、先進(jìn)軌道交通等高端運(yùn)載裝備發(fā)展需求，聚焦高性能精準(zhǔn)成形制造前沿方向開展基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，發(fā)展多物理場協(xié)同成形成性理論，突破運(yùn)載裝備關(guān)鍵構(gòu)件高性能精準(zhǔn)成形制造技術(shù)，開發(fā)數(shù)字化智能化成形制造裝備，培養(yǎng)了國家級人才5人，建設(shè)高端運(yùn)載裝備先進(jìn)成形制造技術(shù)創(chuàng)新與人才培養(yǎng)基地。

03

近年團(tuán)隊代表性文章

[1]Electromagnetic treatment enhancing performance of metal materials: A review.

[2]Improvement of Mechanical Properties and Mechanism Analysis of FMLs by Ultrasonic Vibration Assisted Hot Press Forming.

[3]Improvement of Ni-CFRP interfacial properties using compound coupling agent treatment.

[4]Strength improvement and mechanism analysis of thermoplastic fiber metal laminates using multi-field-assisted forming method.

[5]Formability improvement and mechanism analysis of fiber metal laminates under extra normal stress.

作 者：陳一哲等

責(zé)任編輯：惲海艷

責(zé)任校對：向映姣

審 核：張 彤

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