應(yīng)用于裝備輕量化鋁合金構(gòu)件液態(tài)模鍛成形技術(shù)的研究進(jìn)展

張 新，陳 剛，李宏偉，陳 彤，王長(zhǎng)順，徐蘭軍，杜之明，秦緒坤

(1.新興際華集團(tuán)有限公司技術(shù)中心/研究總院，北京 100070； 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)材料科學(xué)與工程學(xué)院，威海 264209； 3.北京北方車輛集團(tuán)有限公司北京市特種車輛關(guān)鍵部件制備與評(píng)估工程技術(shù)研究中心，北京 100072； 4.哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150001)

0 引 言

輕量化是機(jī)械、武器、航空、應(yīng)急救援等裝備的發(fā)展方向[1-2]。裝備輕量化技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，與裝備整體性能密切相關(guān)，追求裝備質(zhì)量、性能和成本等因素的綜合優(yōu)化效果。輕量化技術(shù)依靠輕量化設(shè)計(jì)、輕量化材料和輕量化制造技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)的集成優(yōu)化與應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)，其中輕量化材料的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是輕量化技術(shù)中最容易實(shí)現(xiàn)且成本最低的研究方向，成為裝備輕量化發(fā)展的主方向[3-4]。

輕量化材料一般包括鋁、鎂、鈦和鋼質(zhì)差厚板等材料[5]，其中鋁合金性能優(yōu)良，在密度、比強(qiáng)度、比剛度、電磁屏蔽及抗阻尼性能等方面具有較大的優(yōu)勢(shì),是優(yōu)良的結(jié)構(gòu)和功能材料，成為輕量化材料的首選而大量應(yīng)用在各種裝備關(guān)鍵零部件上。鋁合金關(guān)鍵零部件的輕量化成形工藝主要包括液態(tài)模鍛、擠壓鑄造、重力鑄造、鍛造以及近幾年發(fā)展起來(lái)的3D打印、多點(diǎn)成形工藝等，所成形的結(jié)構(gòu)件具有較廣的應(yīng)用范圍，如飛機(jī)結(jié)構(gòu)件，汽車的輪轂、方向盤與擺臂，坦克負(fù)重輪，火車氣缸與活塞裙，以及一些端蓋件、連桿等[6-7]。隨著輕量化技術(shù)的發(fā)展，一些鋁合金結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，性能要求更高，傳統(tǒng)的鑄造、鍛造等成形方法已無(wú)法滿足其要求。在輕量化需求日益提升的大背景下，具有優(yōu)良成形性能的液態(tài)模鍛成形技術(shù)日益受到關(guān)注[8-9]。

鋁合金構(gòu)件液態(tài)模鍛輕量化成形技術(shù)涉及到鋁合金裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋁合金制備技術(shù)、液態(tài)模鍛成形技術(shù)、合金組織與缺陷控制技術(shù)、熱處理技術(shù)、模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，其研究對(duì)于裝備輕量化技術(shù)的發(fā)展有著重要的意義。為了給相關(guān)研究人員提供參考，推動(dòng)和促進(jìn)液態(tài)模鍛輕量化成形技術(shù)的發(fā)展，作者對(duì)鋁合金構(gòu)件液態(tài)模鍛輕量化成形技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行了探討，并展望了該技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 輕量化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

裝備輕量化主要包括整體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)、新材料與新工藝的輕量化應(yīng)用兩種方法[10-11]。新材料、新工藝的輕量化方面主要采用以鋁代鋼、以鋁代銅等方法，并探索更優(yōu)化的成形方法。裝備結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)是輕量化關(guān)注的重點(diǎn)，主要方法有尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化及多學(xué)科、多目標(biāo)優(yōu)化等[12-13]。在裝備結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)中，裝備零部件一般按強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，受力狀態(tài)不同，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則也不同。在輕量化設(shè)計(jì)時(shí)需要同時(shí)關(guān)注以下幾個(gè)因素：(1) 材料抗彎強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度比例系數(shù)的影響；(2) 抗彎截面系數(shù)或抗扭截面系數(shù)的影響；(3) 材料表面處理工藝的影響；(4) 應(yīng)力狀態(tài)、失效模式和抗力指標(biāo)等主要因素以及應(yīng)用環(huán)境指標(biāo)參數(shù)的影響[14]。

2 液態(tài)模鍛成形鋁合金在裝備中的應(yīng)用

鐘群鵬等[15]在對(duì)鐵、鎳、鈦、鋁、鎂和鈷等幾種典型結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，鋁合金在材料研究基礎(chǔ)、工藝成形技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性等方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，這也是鋁合金成為輕量化結(jié)構(gòu)首選材料的主要原因。國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)液態(tài)模鍛成形用鋁合金進(jìn)行了一系列研究，以期尋求與該成形技術(shù)匹配的鋁合金系列，從而推動(dòng)裝備輕量化的發(fā)展。DU等[16]采用簡(jiǎn)單加載和復(fù)合加載兩種方式對(duì)2A50鋁合金進(jìn)行負(fù)重輪液態(tài)模鍛成形，成形件性能達(dá)到了要求，應(yīng)用到裝備上后，裝備輕量化效果明顯，裝備的機(jī)動(dòng)性能得到大幅提升。王長(zhǎng)順等[17]針對(duì)某重型裝備輕量化的需求，對(duì)ZL205A高強(qiáng)鑄造鋁合金進(jìn)行了液態(tài)模鍛成形，成形件的各項(xiàng)性能均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，裝備整體輕量化效果明顯。此外，A356、A357、ZL105、7055、7075等鋁合金也適用于輕量化構(gòu)件的液態(tài)模鍛成形[18-19]。

提高鋁合金強(qiáng)度為裝備的進(jìn)一步輕量化提供了空間，其中應(yīng)用較為廣泛的鋁合金為2A50和ZL205A鋁合金，但在液態(tài)模鍛成形過(guò)程中表現(xiàn)出成形性能差、熱裂傾向大、銅元素偏析嚴(yán)重等缺陷，因此難以實(shí)現(xiàn)液態(tài)模鍛鋁合金構(gòu)件的進(jìn)一步輕量化。為了進(jìn)一步提高鋁合金液態(tài)模鍛成形件的性能和應(yīng)用范圍，需要開(kāi)發(fā)一系列新型液態(tài)模鍛用高強(qiáng)高韌鋁合金。周澤軍等[20]結(jié)合鑄造鋁合金ZL205A與變形鋁合金2A16的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一種新型高強(qiáng)高韌液態(tài)模鍛Al-Cu合金，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)為0.71.2Si，0.7Fe，1.82.6Cu，0.40.8Mn，0.40.8Mg，0.10Ni，0.3Zn，0.15Ti，新Al-Cu合金液態(tài)模鍛成形件的性能優(yōu)良、組織均勻，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為實(shí)現(xiàn)裝備的進(jìn)一步輕量化提供了基礎(chǔ)。李天生等[21]采用多因素正交試驗(yàn)對(duì)一種適合液態(tài)模鍛成形的鋁合金的化學(xué)成分進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)為3.0Mg，0.3Si，1.2Cu，0.7Zn；在120 MPa壓力下液態(tài)模鍛成形并進(jìn)行相關(guān)熱處理后，在合金α(Al)相基體上析出了S(CuMgAl2)相以及具有強(qiáng)時(shí)效效應(yīng)的η(MgZn2)相與T(Mg3Zn3Al2)相，成形件的抗拉強(qiáng)度大幅提高，硬度升高。

隨著輕量化要求的不斷提高，在液態(tài)模鍛成形技術(shù)和鋁合金制備技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，適用于液態(tài)模鍛成形用鋁合金不斷出現(xiàn)，促進(jìn)了液態(tài)模鍛成形和輕量化技術(shù)的發(fā)展。徐紀(jì)平[22]發(fā)明了一種圓錐齒輪用高強(qiáng)度液態(tài)模鍛成形鋅鋁合金；馬春江[23]發(fā)明一種重載汽車用鋁合金車輪液態(tài)模鍛成形專用鋁合金及成形方法；高士學(xué)[24]以6061鋁合金為基礎(chǔ),調(diào)整合金成分,設(shè)計(jì)了一種流動(dòng)性較好、適合液態(tài)模鍛成形的鋁合金。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者也對(duì)鋁合金復(fù)合材料液態(tài)模鍛成形技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究。賈海萌[25]制備了液態(tài)模鍛成形SiCp/2A50復(fù)合材料履帶板，經(jīng)T6處理后，履帶板的力學(xué)性能和摩擦磨損性能均得到顯著提高，為裝備履帶式行走系統(tǒng)的輕量化提供了較大空間。曹健峰等[26]通過(guò)熔體反應(yīng)法-液態(tài)模鍛成形技術(shù)成功制備了(Al3Zr+Al2O3)/A356復(fù)合材料，該復(fù)合材料的性能優(yōu)于金屬型成形的復(fù)合材料。

3 液態(tài)模鍛成形技術(shù)的原理與研究進(jìn)展

3.1 工藝原理和特點(diǎn)

液態(tài)模鍛成形工藝是指在成形時(shí)將定量的金屬熔融液澆注入模腔內(nèi)，然后在較高壓力下進(jìn)行凝固、二次擠壓成形，從而獲得無(wú)鑄造缺陷的液態(tài)模鍛制件。該工藝綜合了鑄造與鍛造成形技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，成形件既具有鑄造件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，也具有鍛造件性能優(yōu)良的特點(diǎn)，同時(shí)該工藝還具有省力、節(jié)能、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)[27]。洪慎章[28]采用液態(tài)模鍛、壓力鑄造、普通鍛造工藝生產(chǎn)了各種鋁合金零件，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)液態(tài)模鍛成形技術(shù)是裝備輕量化最經(jīng)濟(jì)、最有效的成形技術(shù)。

3.2 研究進(jìn)展

3.2.1 國(guó)外研究進(jìn)展

20世紀(jì)30年代，前蘇聯(lián)科學(xué)家烏里托夫斯基最先提出了液態(tài)模鍛成形方法，起初用于銅合金軸承套的液態(tài)模鍛成形，隨后其產(chǎn)品類型和生產(chǎn)規(guī)模都得到極大擴(kuò)張，產(chǎn)品質(zhì)量得到進(jìn)一步驗(yàn)證，工業(yè)化應(yīng)用得到迅速擴(kuò)展。隨后的30多年，前蘇聯(lián)液態(tài)模鍛成形廠家已達(dá)150家，相關(guān)產(chǎn)品約200多種。專著《液態(tài)金屬模鍛》的發(fā)表使液態(tài)模鍛成形技術(shù)得到確立，但是隨后液態(tài)模鍛成形技術(shù)的發(fā)展比較緩慢。

近幾十年來(lái)，隨著裝備制造業(yè)和輕量化技術(shù)的發(fā)展，液態(tài)模鍛成形技術(shù)，尤其是以鋁合金為代表的有色金屬液態(tài)模鍛成形技術(shù)得到迅速發(fā)展，并擴(kuò)展到多種類型的產(chǎn)品，例如：美國(guó)M101式炮在采用液態(tài)模鍛成形鋁合金制造大架、搖架、前座板、左右耳軸托架等構(gòu)件后，火炮質(zhì)量由輕量化前的3.7 t降到1.4 t，射程提高了35%～40%；美國(guó)M777 155 mm大口徑火炮中大量采用液態(tài)模鍛成形鋁合金結(jié)構(gòu)件，輕量化效果明顯，實(shí)現(xiàn)了直升機(jī)空運(yùn)空投，大大提高了戰(zhàn)斗力；采用液態(tài)模鍛成形鋁合金制造的軍方裝備，輕量化效果非常明顯。因此，液態(tài)模鍛成形技術(shù)已經(jīng)成為裝備輕量化的一大主流技術(shù)。

國(guó)外對(duì)液態(tài)模鍛成形技術(shù)的研究較多。RAJAGOPAL[29]探討了合金液、成形控制、模具結(jié)構(gòu)和溫度等參數(shù)對(duì)A356合金液態(tài)模鍛成形件組織與性能的影響規(guī)律，總結(jié)出A356合金液態(tài)模鍛成形的技術(shù)要點(diǎn)。JOLLY[30]結(jié)合液態(tài)模鍛成形和無(wú)機(jī)纖維與晶須預(yù)制等技術(shù)得到了選擇性增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制件，該制件的力學(xué)和物理性能得到明顯改善。日本豐田公司與宇部公司聯(lián)合研發(fā)了垂直壓射系統(tǒng)(VSC)，所得液態(tài)模鍛成形鋁合金輪轂的孔洞缺陷數(shù)量顯著減少，同時(shí)輪轂的組織、力學(xué)性能和疲勞性能得到較大改善。SARFRAZ等[31]研究了擠壓壓力、熔體溫度和模具溫度對(duì)鑄態(tài)和原位熱處理液態(tài)模鍛Al-3.5%Cu合金鑄件抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率和硬度的影響，發(fā)現(xiàn)擠壓壓力是最重要的輸入變量，其次是模具溫度，熔體溫度的影響最小。

國(guó)外還對(duì)鋁基復(fù)合材料液態(tài)模鍛成形技術(shù)進(jìn)行了研究和應(yīng)用。日本豐田公司開(kāi)發(fā)了金屬基纖維增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞液態(tài)模鍛成形技術(shù)，成形后活塞的膨脹性、耐磨性能等均得到顯著改善[32]。ASANO[33]采用液態(tài)模鍛成形技術(shù)對(duì)不連續(xù)碳纖維增強(qiáng)純鋁和高硅鋁合金進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)纖維的隨機(jī)排列導(dǎo)致了復(fù)合材料的各向異性；在平行方向上的纖維增強(qiáng)材料可提高復(fù)合材料的熱導(dǎo)率，而在垂直方向上的則降低了熱導(dǎo)率；碳纖維增強(qiáng)純鋁的驗(yàn)證應(yīng)力隨補(bǔ)強(qiáng)而增大，特別是平行方向的驗(yàn)證應(yīng)力，而碳纖維增強(qiáng)高硅合金的驗(yàn)證應(yīng)力隨補(bǔ)強(qiáng)而減小。SRINIVASAN等[34]采用液態(tài)模鍛成形工藝制備了混雜金屬鋁基復(fù)合材料(HMMCs)，其中ZrO2陶瓷顆粒用于提高鋁基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度，而碳用于改善傳熱性能，研究表明ZrO2和碳顆粒在鋁基復(fù)合材料中分布均勻，晶粒細(xì)小，材料的抗拉強(qiáng)度和硬度得到顯著提高。

日本宇部公司在液態(tài)模鍛成形設(shè)備研制方面，不論是提高設(shè)備成形效率還是降低設(shè)備使用成本均走在了世界前列，其研制的HVSC和VSC兩種系列的液態(tài)模鍛機(jī)將液態(tài)模鍛成形方式和設(shè)備水平推到了一個(gè)新的高度[35-36]。隨后，歐美等國(guó)家相繼對(duì)液態(tài)模鍛成形方式和成形設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，大大推動(dòng)了液態(tài)模鍛成形技術(shù)的發(fā)展和液態(tài)模鍛設(shè)備的應(yīng)用。瑞士布勒公司率先通過(guò)低速充型、實(shí)時(shí)控制的方法在臥式壓鑄機(jī)上實(shí)現(xiàn)液態(tài)模鍛成形，同時(shí)開(kāi)發(fā)了新一代實(shí)時(shí)壓射控制機(jī)構(gòu)，不僅能避免氣體的卷入，同時(shí)還能對(duì)速度和最終壓力曲線進(jìn)行編程，從而實(shí)現(xiàn)液態(tài)模鍛成形的過(guò)程質(zhì)量控制。荷蘭Prince Machine公司、法國(guó)JL公司以及美國(guó)Grandville和Michigan公司基于液態(tài)模鍛成形技術(shù)聯(lián)合開(kāi)發(fā)了“滿料筒”成形技術(shù)。近現(xiàn)代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，新型智能化液態(tài)模鍛設(shè)備不斷涌現(xiàn)，定量澆注技術(shù)、機(jī)器人操作臂、自動(dòng)化熱處理等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了液態(tài)模鍛成形技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化液態(tài)模鍛生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率[37-38]。

3.2.2 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

隨著產(chǎn)品性能和輕量化需求的提高，國(guó)內(nèi)液態(tài)模鍛成形技術(shù)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，從最初的模態(tài)模鍛逐步發(fā)展到半固態(tài)液態(tài)模鍛成形技術(shù)，并在液態(tài)模鍛成形過(guò)程中應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法、智能控制以及振動(dòng)、超聲等先進(jìn)技術(shù)，建立了液態(tài)模鍛成形的物理模型，研究了金屬液凝固和塑性變形機(jī)制，提出了工藝參數(shù)優(yōu)化和確定的準(zhǔn)則，并對(duì)成形材料和成形設(shè)備進(jìn)行了深入研究。

國(guó)內(nèi)在液態(tài)模鍛成形技術(shù)與成形理論方面都取得了一定的進(jìn)步。計(jì)國(guó)富等[39]發(fā)明了一種鋁合金車輪液態(tài)模鍛及旋壓加工系統(tǒng)，包括液態(tài)模鍛、熱處理裝置、機(jī)加工裝置以及旋壓裝置，由液態(tài)模鍛機(jī)生產(chǎn)出的鋁合金車輪毛坯依次經(jīng)過(guò)熱處理、機(jī)加工以及旋壓加工過(guò)程；該發(fā)明利用液態(tài)模鍛提升輪輻性能，利用旋壓加工提升輪輞性能，從而提升車輪產(chǎn)品的整體性能，降低廢品率，降低成本，提升整體的生產(chǎn)效率。劉忠鎖[40]發(fā)明了一種應(yīng)用于商用車輪轂的A357鋁合金液態(tài)模鍛工藝，通過(guò)優(yōu)化合金成分，結(jié)合液態(tài)模鍛工藝制備出車用輪轂，輪轂的顯微組織得到明顯改善，縮孔、疏松、氣孔、裂紋等內(nèi)部缺陷數(shù)量明顯減少；該工藝具有生產(chǎn)效率高、流程短、工藝成本低、節(jié)能、環(huán)境污染少、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯等優(yōu)點(diǎn)。王爾德等[41]將金屬的凝固理論與塑性變形理論相結(jié)合，首次給出了液態(tài)模鍛諧調(diào)方程，從理論上指出壓下速度的作用及液態(tài)模鍛對(duì)設(shè)備工作速度的要求，這對(duì)液態(tài)模鍛成形技術(shù)的實(shí)踐具有重要意義。羅守靖等[42]利用金屬塑性加工理論，結(jié)合液態(tài)模鍛成形的特點(diǎn)，系統(tǒng)給出了液態(tài)模鍛組合體模型、液態(tài)模鍛的主要塑性流動(dòng)公式與比壓值的理論推導(dǎo)、液態(tài)模鍛協(xié)調(diào)方程中的塑性變形與凝固之間的定量關(guān)系。陳剛[43]通過(guò)復(fù)合加載技術(shù)和補(bǔ)縮技術(shù)改善了液態(tài)模鍛成形過(guò)程中凝固成形的應(yīng)力場(chǎng)，獲得組織與性能均勻的制件；該技術(shù)先后在鋁合金活塞、特種車輛履帶板、鋁合金輪轂?zāi)５忍胤N車輛輕量化零部件上得到了應(yīng)用，解決了成形件組織與性能不均勻的難題。郭瀟群等[44]在電磁泵式輸送技術(shù)的基礎(chǔ)上采用質(zhì)量法定量控制澆注，并進(jìn)行液態(tài)模鍛定量澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造；成形件尺寸精度和表面質(zhì)量的控制主要與合金液的熔煉質(zhì)量和澆注質(zhì)量的精確控制有關(guān)。DU等[45]研究發(fā)現(xiàn)，采用復(fù)合加載-局部補(bǔ)縮技術(shù)可消除典型半固態(tài)觸變模鍛成形件中的微裂紋等缺陷，實(shí)現(xiàn)制件組織和性能的均勻化控制。

杜之明等[46]采用液態(tài)模鍛成形技術(shù)制備了特種車輛履帶板用Al2O3sf·SiCp纖維與顆粒混雜增強(qiáng)鋁合金復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)其耐磨性能與鋼質(zhì)履帶板材料Mn13鋼的相當(dāng)，且履帶板的質(zhì)量大幅減輕。陳平和[47]采用液態(tài)模鍛成形技術(shù)成功制備了東風(fēng)140復(fù)合材料鋁活塞，并完成了工程化應(yīng)用。

杜之明等[48]設(shè)計(jì)了特種車輛負(fù)重輪與履帶板成形專用模具，并在模具中增加了水冷循環(huán)系統(tǒng)，解決了模具熱疲勞問(wèn)題，延長(zhǎng)了模具的使用壽命。徐紀(jì)平[49]設(shè)計(jì)了一種可更換模的液態(tài)模鍛成形齒輪模具，滿足齒輪液態(tài)模鍛件外表輪廓清晰、成形精度高、內(nèi)部組織致密、力學(xué)性能好的成形要求，可用于鋅合金、鋁合金、銅合金齒輪的成形。徐國(guó)興等[50]設(shè)計(jì)了一種用于生產(chǎn)鋁合金輪轂坯料的整體鋁合金輪轂的液態(tài)模鍛空冷模具，上、下模分別采用分體結(jié)構(gòu)，不僅便于模具的修復(fù)和更換，而且提高了模具的使用壽命，減少了維修費(fèi)用。

我國(guó)液態(tài)模鍛設(shè)備的研制起步晚，但發(fā)展比較迅速。我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)率先開(kāi)發(fā)了久大立式液態(tài)模鍛機(jī)，并逐漸演變?yōu)? 500～12 000 kN等6種系列的液態(tài)模鍛成形設(shè)備[51]。蘇州三基鑄造裝備股份有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)了最大合模力為10 000 kN的MLC-1000型臥式輕合金鑄造機(jī)，在液態(tài)模鍛設(shè)備領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，顯著提高了我國(guó)液態(tài)模鍛行業(yè)的整體水平[52]。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著裝備輕量化、零部件設(shè)計(jì)、鋁合金材料等方面的發(fā)展、新興成形技術(shù)的出現(xiàn)、表面處理技術(shù)的進(jìn)步、記憶塑性成形理論與凝固理論的完善，鋁合金液態(tài)模鍛成形技術(shù)將面臨更嚴(yán)格的技術(shù)挑戰(zhàn)。鋁合金液態(tài)模鍛成形技術(shù)需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行不斷的完善和發(fā)展。

(1) 目前有關(guān)液態(tài)模鍛成形技術(shù)的研究主要集中在各種材料的應(yīng)用以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成形等方面，雖然在液態(tài)模鍛力學(xué)成形理論、液態(tài)模鍛諧調(diào)方程、塑性成形理論以及液態(tài)模鍛模具熱應(yīng)力等方面也取得一定成果，但是進(jìn)展緩慢，在鋁合金輕量化液態(tài)模鍛成形的需求上仍存在較大缺口。這些成形理論的研究以及液態(tài)模鍛成形理論體系的建設(shè)與完善將是今后的重點(diǎn)研究方向。

(2) 鋁合金液態(tài)模鍛成形技術(shù)的研究主要集中于鋁合金材料方面，有關(guān)陶瓷顆粒、晶須、纖維增強(qiáng)和混雜增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料及其成形工藝的研究相對(duì)欠缺。鋁基復(fù)合材料在性能、特定條件應(yīng)用等方面具有較大的輕量化優(yōu)勢(shì)，但是成形工藝的復(fù)雜性限制了其研究與應(yīng)用。因此，鋁基復(fù)合材料液態(tài)模鍛成形也是今后研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

(3) 流變模鍛成形工藝、復(fù)合加載液態(tài)模鍛工藝、復(fù)合加載-局部補(bǔ)縮消除金屬制件裂紋的工藝、鑄鍛復(fù)合一體化成形工藝、半固態(tài)充填-塑性變形一體化模鍛工藝以及金屬液態(tài)填充、塑性流動(dòng)復(fù)合模鍛工藝等復(fù)合成形技術(shù)與工藝及其工藝參數(shù)的優(yōu)化將成為今后重點(diǎn)研究方向。

(4) 隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，鋁合金液態(tài)模鍛成形研究將面臨新的發(fā)展機(jī)遇，數(shù)據(jù)挖掘與信息融合技術(shù)、智能一體化技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)尋優(yōu)技術(shù)等將在輕量化零部件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。