华南理工大学学报(自然科学版)

作者：冷晟, 黄海泽, 蒋增华, 鹿华锐, 马万太

单位：1.南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 2100162.中国航发湖南动力机械研究所 系统研发中心，湖南 株洲 412002

关键词：喷射成形,多喷嘴,沉积界面,沉积均匀

基金：国家重点研发计划项目(2022YFB3403702);江苏省重点研发计划项目(BE2022159)

轻质高性能铝合金材料对航空航天装备轻量化具有重要意义，由此喷射成形快速凝固技术在高强铝合金制备方面的应用受到了越来越多的关注。为满足航空航天大尺寸构件的研制需求，需要采用多喷嘴协同工作方式以获得更大的锭坯直径。多个喷嘴形成了多个雾化锥，以一定的倾角在沉积界面进行扫描。在此过程中，确保熔体物质分布均匀，以及锭坯顶部沉积界面平整且稳定生长，是获得高质量、组织致密均匀的沉积坯的关键。沉积过程中多喷嘴的相关工艺参数直接影响雾化熔滴在界面上的扫描轨迹与物质沉积状态，对锭坯生长起到决定性作用。因此，以形成形貌一致、沉积质量均匀的大规格锭坯为目标，基于微尺度扫描沉积高度，考虑多喷嘴雾化锥扫描过程中出现沉积区域交叉重叠的问题，建立多喷嘴沉积界面行为模型（DSBM模型）。选择喷嘴初始倾角、喷嘴偏心距、熔体质量流率为可调整参数，根据实际工况建立约束，形成基于DSBM的参数调控方法。以锭坯沉积面不平整度的高度差H为优化目标，利用沉积界面GA-DSBM智能调控方法对沉积过程中的相关工艺参数进行仿真计算与优化。通过4喷嘴喷射成形试验对寻优得到的工艺参数进行了验证，试验所得到的直径600 mm锭坯的表面不平整高度差为7.52 mm，符合工艺设计要求，同时锭坯顶部不平整度大大降低，沉积界面物质均匀性得到改善，有效降低了锭坯孔隙率。试验过程验证了智能调控与优化方法的可行性。

来源：2026年第1期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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