High pressure die casting of aluminum alloys: A fluidity-centric review
铝合金高压压铸：基于流动性视角的综述
Zu-nian He, Yi-xian Liu, Peng-zhan Wang, Saria Akhtar, Zhi-hong Jia, and Shou-mei Xiong
何祖年，刘亦贤，王鹏展，安莎，贾志宏，熊守美（清华大学）
引用格式：He Z N, Liu Y X, Wang P Z, et al. High pressure die casting of aluminum alloys: A fluidity-centric review. China Foundry, 2026, 23(4): 485-514. https://doi.org/10.1007/s41230-026-5057-x
摘要：流动性是评价合金铸造性能的关键指标之一。随着高压压铸技术的不断发展，流动性研究在过去五年中逐渐成为该领域的重要研究方向。铝合金广泛采用压铸工艺成形，兼具优良的结构性能和功能特性。影响合金流动性的各类因素共同决定其凝固模式和熔体流动行为，是理解并调控宏观流动长度的理论基础。本文对压铸铝合金流动性的相关研究进行了全面而系统的综述。首先，讨论影响流动性的主要因素，包括压射过程、合金成分、凝固模式以及流动状态的转变。随后，总结近年来提出的流动阻塞机制，并回顾与压铸流动性预测相关的计算模型和算法，重点分析机器学习技术在该领域日益广泛的应用。最后，归纳压铸铝合金流动性研究中仍待解决的关键问题，并从材料设计、工艺优化和工程应用等方面展望未来的发展方向。
Position-dependent microstructural characteristics of gravity casting TiAl turbocharger turbine
重力铸造TiAl涡轮增压器涡轮的位置相关微观组织特征
Han Liu, Zhi-jun Ji, Ye Liu, Xian-fei Ding, and Hai Nan
刘涵，纪志军，刘烨，丁贤飞，南海（中国航发北京航空材料研究院）
引用格式：Liu H, Ji Z J, Liu Y, et al. Position-dependent microstructural characteristics of gravity casting TiAl turbocharger turbine. China Foundry, 2026, 23(4): 515-522. https://doi.org/10.1007/s41230-026-4216-4
摘要：为了揭示重力铸造条件下TiAl增压器涡轮特定位置的微观组织特征，对涡轮纵剖面的特征区域进行了金相观察。涡轮轴主要表现为柱状晶组织，其平均晶粒尺寸明显大于叶片的平均晶粒尺寸，而叶片表现为等轴晶组织。涡轮内部的冷却速率差异显著，从叶片到涡轮轴底部，冷却速率逐渐降低，晶粒尺寸与冷却速率呈负相关关系。涡轮轴心部和叶片的γ相体积分数较高（分别为14.028%和10.009%）。在相组成方面，低Ti/Al原子比和高冷却速率都会使凝固路径向相图的Al侧偏移，从而促进大块γ相的析出。叶片本体的平均硬度（273.89 HV）高于涡轮轴（238.40 HV），而叶片根部的平均硬度（282.66 HV）则与叶片本体相近。
Grain refinement and dendrite morphology of superalloy K4169 during equiaxed growth under pulsed magnetic field
脉冲磁场对K4169高温合金晶粒组织和枝晶形貌的影响
Ce Zheng, Yue-fei Teng, Fu-qiang Wang, Ying-ju Li, Tian-jiao Luo, Xiao-hui Feng, Cheng Zhu, and Yuan-sheng Yang
郑策，滕跃飞，王富强，李应举，罗天骄，冯小辉，朱成，杨院生（中国科学院金属研究所）
引用格式：Zheng C, Teng Y F, Wang F Q, et al. Grain refinement and dendrite morphology of superalloy K4169 during equiaxed growth under pulsed magnetic field. China Foundry, 2026, 23(4): 523-534. https://doi.org/10.1007/s41230-025-4117-5
摘要：研究了不同脉冲频率和脉冲电压的低压脉冲磁场对K4169高温合金高过热（191 °C）条件下的晶粒细化和枝晶形貌影响规律。结果表明，施加低压脉冲磁场后铸锭的平均晶粒尺寸从3.9 mm减小至1.7 mm。枝晶形貌从树枝晶转变为具有圆形枝晶的玫瑰花状组织，但二次枝晶臂间距增加。通过淬火实验和理论分析研究了低压脉冲磁场作用下的组织细化机理。发现高过热度（191 °C）导致凝固过程中的低冷却速率和小温度梯度，促进了非均匀晶核的存活，从而导致晶粒细化。此外，枝晶形态的变化主要与异质成核增加有关。研究结果发现，高过热条件下施加低压脉冲磁场，即可保证熔体的填充能力，同时可实现凝固组织有效细化，为薄壁复杂结构件的铸造工艺开发提供了广阔的应用前景。
Effect of heat treatment on microstructure and properties of cast TC4-4.34Cu titanium alloy
热处理对铸造TC4-4.34Cu钛合金微观组织及性能的影响
Wei-long Wang, Yan-chun Lou, Hong-yu Liu, Shi-bing Liu, Kun Shi, Hong-ju Li, Xian-yu Bao, and Jia-shuo Zhang
王伟龙，娄延春，刘宏宇，刘时兵，史昆，李鸿举，包宪宇，张家硕（中国机械总院集团沈阳铸造研究所有限公司）
引用格式：Wang W L, Lou Y C, Liu H Y, et al. Effect of heat treatment on microstructure and properties of cast TC4-4.34Cu titanium alloy. China Foundry, 2026, 23(4): 535-543. https://doi.org/10.1007/s41230-026-5091-8
摘要：本文采用水冷铜坩埚真空感应悬浮熔炼技术制备TC4-4.34Cu钛合金，随后在920 °C、130 MPa条件下进行热等静压处理，并分别于720 °C和800 °C进行后续热处理。通过X射线衍射、扫描电子显微镜及透射电子显微镜分析了合金的微观组织，并评估了其力学性能、抗菌性能及耐腐蚀性能。结果表明：铸造态TC4-4.34Cu合金的基体由α相、β相和Ti₂Cu相组成，但由于存在大量铸造缺陷，其塑性。经热等静压处理后，铸造缺陷被有效消除，合金致密性显著提高。进一步经720 °C热处理后，合金基体组织更加均匀致密，此时抗拉强度达到944 MPa，伸长率为7%。相比之下，800 °C热处理导致Ti₂Cu相粗化，同时β相的体积分数和尺寸增加，使合金塑性急剧下降，呈现脆性断裂。抗菌与耐腐蚀性能测试表明：相较于TC4合金，TC4-4.34Cu合金因能持续释放Cu²+离子，有效抑制铜绿假单胞菌溶液中细菌膜的生长，因而表现出优异的抗菌性能。其中，经720 °C热处理的TC4-4.34Cu合金抗菌率达到83%。此外，该合金的阻抗值较TC4合金有所提高，表明其耐腐蚀性能得到增强。
Regional differences in mechanical properties of high-pressure vacuum casting AlSi10MnMg automotive rear longitudinal beam
高压真空铸造AlSi10MnMg汽车后纵梁集成结构件力学性能区域性差异研究
Qing-hua Li, Heng Li, Zhen Chai, Xiao-yong Zhu, and Yu-cheng Wu
李清华，李亨，柴震，朱晓勇，吴玉程
引用格式：Li Q H, Li H, Chai Z, et al. Regional differences in mechanical properties of high-pressure vacuum casting AlSi10MnMg automotive rear longitudinal beam. China Foundry, 2026, 23(4): 544-554. https://doi.org/10.1007/s41230-025-4157-3
摘要：新能源汽车的发展及其轻量化的需求推动了一体压铸集成结构件的应用，集成结构件的铸件尺寸大，不同部位性能有不同程度的差异，因此保证其关键受力部位的力学性能要求尤为重要。本文针对某款AlSi10MnMg合金的后纵梁集成结构件，以充型路径为突破口，对比关键受力部位的压铸态和热处理态微观组织和力学性能。结果表明，随着充型路径的增加，共晶硅、金属间化合物和气孔的数量和分布都发生了显著变化。当填充路径从0增加到702 mm时，共晶硅含量从45.86%增加到72.66%，导致合金延伸率降低。与近浇口区域相比，远浇口区域气孔数量和大小都有所增加。此外，热处理后合金中的微孔长大，且2.5-7 µm的小尺寸多边形Al-Mg和Fe-Mn金属间化合物集中在远浇口区域。在这些因素的共同影响下，铸件的抗拉强度和延伸率随着与浇口之间距离的增加而呈下降趋势。多组压铸工艺参数实验表明，在合金成分和真空度确定的前提下，提高压射速度和保压时间，是提升合金韧性的主要方法。
Influence of carbon content on precipitated phases and mechanical properties of Nb alloy by vacuum electromagnetic cold crucible melting
碳含量对真空悬浮熔炼Nb合金析出相及力学性能的影响
Kun Shi, Jia-shuo Zhang, Bo-liang Liu, Hong-yu Liu, Hang Li, Jun-xian Wu, Shi-bing Liu, Wei-chen Qiu, Wei-long Wang, He-wei Qu, and Jia-qi Xie
史昆，张家硕，刘泊良，刘宏宇，李航，吴俊娴，刘时兵，邱炜宸，王伟龙，曲赫威，谢嘉琪（中国机械总院集团沈阳铸造研究所有限公司）
引用格式：Shi K, Zhang J S, Liu B L, et al. Influence of carbon content on precipitated phases and mechanical properties of Nb alloy by vacuum electromagnetic cold crucible melting. China Foundry, 2026, 23(4): 555-565. https://doi.org/10.1007/s41230-026-5210-6
摘要：采用真空悬浮熔炼技术（CCLM）制备了Nb-5W-2Mo-1Zr-xC（x=0.04wt.%～0.16wt.%，简称Nb521）合金。结果表明，适量添加碳（约0.08wt.%）能够优化合金的强塑性匹配；随着碳含量增加，强度增益逐渐减弱，同时塑性下降。从微观组织来看，低碳和中碳合金中主要形成细小、弥散分布的NbC和ZrC相；相比之下，较高的碳含量会促进不规则块状WC析出相的形成，并常伴随局部晶界链状分布。力学性能分析表明，合金的强化主要来源于间隙碳引起的固溶晶格畸变与碳化物析出强化的协同作用。合金的压缩行为与拉伸屈服响应具有显著相关性，不仅独立验证了所提出的强化机制，而且表明Nb521合金中存在碳含量范围。
Process mechanisms for precision control in grayscale printing of additively manufactured sand molds
增材制造砂型灰度打印精度控制工艺机理
Gao-yang Yang, Zhong-de Shan, Li-ping Wang, Hao-qin Yang, Dan-dan Yan, and Ya-jun Yin
杨高阳，单忠德，王立平，杨浩秦，闫丹丹，殷亚军（清华大学）
引用格式：Yang G Y, Shan Z D, Wang L P, et al. Process mechanisms for precision control in grayscale printing of additively manufactured sand molds. China Foundry, 2026, 23(4): 566-576. https://doi.org/10.1007/s41230-026-4268-5
摘要：针对粘结剂喷射增材制造砂型过程中液滴在多孔介质中渗透引起的成形偏差问题，系统研究了打印灰度和打印层厚对3D打印砂型性能与成形精度的影响，并分析了抗拉强度和Z向尺寸偏差的变化机理。结果表明，3D打印砂型成形误差受打印灰度和打印层厚共同影响：在层厚相同条件下，随着打印灰度提高，粘结剂渗透距离增大，成形误差随之增大；在灰度相同条件下，随着层厚减小，成形误差减小。在优化工艺参数条件下，当层厚为0.5 mm时，将近表层灰度等级由7级降至3级，相较于所有层均采用7级灰度的情况，Z向尺寸偏差可降低59%。研究结果可为高精度砂型3D打印及铸件近净成形提供技术参考。
Interfacial microstructure and properties of additively manufactured composite rollers after online service
在线服役后增材制造的复合轧辊的界面微观组织和性能
Xin Di, Hao-zheng Li, Ce Ji, Peng-rui Li, Shi-bin Liu, Jin-feng Chen, Wei-guo Han, and Hua-gui Huang
邸鑫，李浩政，季策，李鹏瑞，刘士斌，陈晋峰，韩维国，黄华贵（燕山大学）
引用格式：Di X, Li H Z, Ji C, et al. Interfacial microstructure and properties of additively manufactured composite rollers after online service. China Foundry, 2026, 23(4): 577-590. https://doi.org/10.1007/s41230-025-5108-8
摘要：复合辊是现代板坯连铸系统中的关键部件，尤其是位于铸胚出口处的 0号辊要经受严酷的使用条件和间歇性热冲击。这些复合辊的使用稳定性直接决定了连铸产线的连续运行能力和吨钢成本控制，因此提高其可靠性成为冶金设备领域的一个重要研究课题。本研究采用增材制造制备了具有梯度特性的 414N/42CrMo 异质复合轧辊。上机服役2.5个月后，对复合轧辊进行了多尺度表征技术研究，包括SEM、EBSD 以及用于孔隙分布的 X 射线计算机断层扫描。系统地阐明了元素相互扩散动力学、微观结构和缺陷分布。Cr/Mo元素的定向迁移促成了梯度界面结构的形成，这种结构的特点是：在不同元素扩散行为的驱动下，具有峰谷交替形态的异质界面厚度、晶界由低角度到高角度的渐进转变，以及相邻微结构区晶粒尺寸分布的梯度变化。X射线计算机断层扫描显示，整个界面区域的缺陷分布具有空间异质性，其特征是从414N 覆层靠近界面处有明显的缺陷群，并伴随有不规则缺陷（等效直径大于50微米）的局部聚集。因此，提出了一种再制造策略，以消除缺陷富集的覆层，重建梯度兼容的界面，从而恢复性能，这为通过精密再制造延长使用寿命提供了切实可行的解决方案。
Formation mechanism of film-like spinel inclusions in Ni-based superalloys from MgO crucible reaction
镍基高温合金中由MgO坩埚反应生成的薄膜状尖晶石夹杂物的形成机理
Wen-jin Wu, Feng-wei Guo, Wei-jie Xing, Li-hui Zhang, Min Xia, Xiao-dong Ren, and Lei Qian
吴文津，郭丰伟，邢伟杰，张丽辉，夏敏，任晓冬，骞磊（中国航发北京航空材料研究院）引用格式：Wu W J, Guo F W, Xing W J, et al. Formation mechanism of film-like spinel inclusions in Ni-based superalloys from MgO crucible reaction. China Foundry, 2026, 23(4): 591-598. https://doi.org/10.1007/s41230-026-5268-1
摘要：薄膜状MgAl₂O₄尖晶石夹杂物是镍基高温合金中最有害的氧化物夹杂缺陷之一，因其膜状结构会加剧局部应力集中。本研究采用真空感应熔炼炉，使用MgO坩埚对K492M镍基高温合金进行重熔浇铸，以阐明含Mg、Al、O夹杂物的来源与形成机理。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱仪和选区电子衍射对夹杂物的形貌、成分和物相进行了表征。结果表明，夹杂物主要由颗粒状MgO核心及包覆其外的MgAl₂O₄薄膜组成，同时还有从核心向外延伸的絮状薄膜状MgAl₂O₄产物。仅检测到局部残留的α-Al₂O₃，表明Al₂O₃是瞬态中间产物，而非稳定的最终产物。基于上述观察，提出了三阶段形成机制：MgO颗粒从坩埚壁机械剥落、快速界面还原耦合固-固反应生成MgAl₂O₄，以及尖晶石包覆层在应力作用下破裂并剥落成薄膜。该机制解释了MgO-MgAl₂O₄颗粒与薄膜状尖晶石夹杂物的共存现象，并为控制镍基高温合金铸件中源自MgO坩埚的氧化物夹杂提供了理论依据。
Tolerance-constrained inverse design of ceramic core configuration for precision wall thickness control in hollow turbine blades
基于容差约束的陶芯逆向调控方法用于实现空心涡轮叶片壁厚控制
Zi-chun Wang, Wen-hu Wang, Kang Cui, Rui-song Jiang, Rui-zhe Dong, and Yuan-bin Wang
王子春，汪文虎，崔康，蒋睿嵩，董睿哲，王渊彬（西北工业大学）
引用格式：Wang Z C, Wang W H, Cui K, et al. Tolerance-constrained inverse design of ceramic core configuration for precision wall thickness control in hollow turbine blades. China Foundry, 2026, 23(4): 599-612. https://doi.org/10.1007/s41230-026-5052-2
摘要：空心涡轮叶片壁厚超差是导致叶片服役寿命和气动性能降低的主要原因，其主要由于叶片浇铸过程中陶芯发生高温形变以及位置漂移，进而改变陶芯与型壳匹配关系导致。为解决该问题，本文提出了一种叶片内部陶芯位姿逆向调控方法。首先，为了减小精铸过程陶芯变形对叶片壁厚的影响，建立了基于ICT扫描的叶片内部陶芯空间位姿求解模型；随后，开发了逆向调整方法来优化蜡型模具内部陶芯空间位姿。通过铸造实验验证表明：经调整后的陶芯位置所制备的叶片铸件壁厚误差较初始状态降低45.5%，前缘与尾缘处壁厚误差控制在±0.15 mm以内，叶盆及叶背处壁厚误差缩减至±0.2 mm以下，基本满足叶片铸件壁厚公差设计要求。该研究进一步完善了空心涡轮叶片壁厚控形工艺体系，为提升空心涡轮叶片壁厚尺寸合格率提供了坚实的技术支撑。
Enhancing forming quality, refining grains, and reducing anisotropy of mechanical properties of WAAM-processed AZ31 alloy by welding torch wobbling
通过焊炬摆动提高电弧增材制造AZ31镁合金的成形性、细化晶粒、降低力学性能各向异性
Yi-feng Wang, Zhong-ming Zhang, Chun-jie Xu, Wan-ting Xie, Yi-bo Xue, Shang Sui,
Can Guo, Xiang-quan Wu, Sergei Remennik, and Dan Shechtman
王一丰，张忠明，徐春杰，谢婉婷，薛怡博，隋尚、郭灿、武向权，瑟戈. 瑞曼尼克，丹. 谢赫特曼（西安理工大学）
引用格式：Wang Y F, Zhang Z M, Xu C J, et al. Enhancing forming quality, refining grains, and reducing anisotropy of mechanical properties of WAAM-processed AZ31 alloy by welding torch wobbling. China Foundry, 2026, 23(4): 613-623. https://doi.org/10.1007/s41230-026-4156-z
摘要：电弧振荡对电弧增材制造（WAAM）镁合金的成形质量与力学性能有显著影响。为了提高WAAM镁合金的成形性与力学性能，本文在冷金属过渡（CMT）电弧增材制造中，通过机械摆动焊炬形成电弧振荡，研究了摆弧参数对AZ31镁合金成形性、显微组织和力学性能的影响。结果表明，WAAM AZ31镁合金试样为全等轴晶组织。可增大WAAM的有效壁宽，显著提高成形质量。焊炬摆动引起的电弧振荡增强了熔池的搅拌作用和成分过冷效应，并加快了WAAM AZ31镁合金的冷却速度，从而可细化沉积区与热影响区的晶粒。同时焊炬摆动也显著提高了WAAM AZ31镁合金的力学性能，与无焊炬摆动相比，在焊炬摆动宽度与长度分别为10 mm与4 mm时，沉积区与热影响区的晶粒尺寸分别降低了12.3%和14.9%，合金在沉积方向上的极限拉伸强度和伸长率分别从225 MPa和15%提高到239 MPa和25%。此外，WAAM AZ31镁合金在沉积方向和焊接方向上的力学性能各向异性显著降低。本文的研究表明，调整焊炬摆动参数具有改善电弧增材制造AZ31镁合金的成形性、提高力学性能并降低其各向异性的协同效应。
Effect of heat treatment on microstructure and hardness of as-cast Al-Mg2Si-Eu alloy
热处理对铸态Al-Mg2Si-Eu合金组织和硬度的影响
Yin-ling Jin, Yan-mei Liu, Xing Wang, Rui-run Chen, Kun Zhang, and Shi-jian Li
金银玲，刘艳梅，王星，陈瑞润，张坤，李世键（哈尔滨工业大学）
引用格式：Jin Y L, Liu Y M, Wang X, et al. Effect of heat treatment on microstructure and hardness of as-cast Al-Mg2Si-Eu alloy. China Foundry, 2026, 23(4): 624-630. https://doi.org/10.1007/s41230-026-4271-x
摘要：为了进一步提高Al-15Mg2Si-0.1Eu合金的综合性能，对铸态Al-15Mg2Si-0.1Eu合金进行T6热处理，揭示了固溶处理对Mg2Si相的影响机制。Al-15Mg2Si-0.1Eu合金的热处理工艺为：在530 °C下固溶处理6小时，随后在175 °C下时效处理8小时。固溶时间过短或固溶温度过低会导致Mg2Si相溶解不充分。相反，当固溶时间超过6小时或固溶温度高于530 °C时，微观组织呈现粗化现象。随着时效时间的增加，基体中会形成GP区、β"相和β'相，分别对应欠时效、峰时效和过时效阶段。在175 °C下时效处理8小时后，Al-15Mg2Si-0.1Eu合金达到峰时效状态，基体中会析出大量细小分散的β"相，经过8小时的时效处理后，合金达到硬度106 HV。