近日，低空科学与工程学院刘勇教授团队在电解磨削复合加工领域取得系列重要进展。研究成果“A Sustainable Hybrid Machining Method for Superalloy: Diamond Wire Electrochemical Grinding with Environmentally Benign Electrolyte (D-WECG)”和“A novel synchronous electrochemical grinding–polishing (SECG-P) in ethylene-glycol electrolyte: Mechanism, modeling and prediction”分别被化学领域和工程技术领域国际顶级学术期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》《Journal of Manufacturing Processes》录用并发表。
发表于《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》的论文题为“A Sustainable Hybrid Machining Method for Superalloy: Diamond Wire Electrochemical Grinding with Environmentally Benign Electrolyte (D-WECG)”。第一署名单位为艾弗森贝博ballbet官网，刘勇教授为唯一通讯作者，2023级博士研究生李陈鑫为第一作者。
图1《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》论文图形摘要
在航空航天、能源等高端制造领域，镍基高温合金因其优异的耐高温和耐腐蚀性能成为关键材料。然而，传统加工方式往往面临高能耗、高污染、工具磨损严重等问题，不仅推高生产成本，也对环境造成负担。随着全球对"碳中和"与绿色制造的关注日益提升，如何实现高性能材料的高效、清洁加工，成为制造业可持续发展的迫切课题。本文创新性地提出了一种新型复合加工方法——采用环保型NaHCO3电解液的金刚石线电极电化学磨削切割技术（D-WECG），旨在解决镍基高温合金加工中的能耗与污染问题。首先，建立了材料去除率模型，开展钝化膜物理化学特性有限元仿真，深入研究了电化学溶解与金刚石线机械磨削的正向耦合机理；其次，探究了环保型NaHCO3电解液的作用机制，明晰其清洁化、低重金属残留的优势，揭示其大幅降低能耗、减少碳排放的内在规律。随后，通过Plackett-Burman及Box-Behnken实验完成多参数的响应面优化。最后，采用优化后的工艺参数组完成了加工稳定性研究、电极损耗研究以及高长径比榫卯微结构件的加工实验，进一步验证了环保电解液金刚石线电极电化学磨削切割技术在镍基高温合金精密制造领域的绿色工业化应用前景。
发表于《Journal of Manufacturing Processes》的论文题为“A novel synchronous electrochemical grinding–polishing (SECG-P) in ethylene-glycol electrolyte: Mechanism, modeling and prediction”。第一署名单位为艾弗森贝博ballbet官网，刘勇教授为唯一通讯作者，2025级博士研究生秦一鹏为第一作者。
图2《Journal of Manufacturing Processes》论文图形摘要
该成果主要聚焦于一种新型电化学磨削-抛光（SECG-P）同步加工方法，并采用乙二醇基非水系溶液作为电解液，以实现难加工金属结构件的高效、高精度镜面级加工。首先，通过动电位极化测试、离子色谱（IC）分析及分子动力学（MD）仿真，对乙二醇电解液中黏性表面膜的形成机制与机理进行了深入研究，并创新性地建立了分段式SECG-P数学模型，实现了对材料去除率和表面质量的精准预测。随后，通过实验验证了预测模型的准确性，并通过正交实验对加工电压、占空比、进给速度等关键因素进行了筛选与多参数优化。最后，采用优化后的工艺参数组完成了SECG-P与传统ECG、MG的加工对比研究，以及典型镍基高温合金结构件的加工实验。结果表明，该方法在保持良好形状精度的同时，获得了表面粗糙度低至Ra 46 nm的超光滑无缺陷表面，表明电化学磨削-抛光同步加工技术在航空航天高价值部件高质低损加工方面的巨大应用前景。
以上成果受国家自然科学基金（52005298）和山东省自然科学基金（ZR2025MS760）资助。
ACS Sustainable Chemistry & Engineering是美国化学会（ACS）旗下期刊，2025年影响因子为7.3；在中国科学院SCI期刊分区表中，为大类一区（化学），是绿色化学与可持续工程领域的顶级期刊。
Journal of Manufacturing Processes是Elsevier旗下期刊，2025年影响因子为6.8；在中国科学院SCI期刊分区表中，为大类一区（工程技术），是制造领域顶级期刊。
附成果在线链接：
1.https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c11610
2.https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2026.02.039
编辑/孙秀影 审核/李冶
