电磁冲击处理调控Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金三叉晶界网络与变形机制的协同优化研究

本文创新性地提出电磁冲击处理（EMST）技术，通过电流-磁场耦合作用调控Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金的三叉晶界（TJ）网络稳定性与连通性，显著提升其拉伸强度（达861 MPa）并优化晶粒等轴化。研究结合电子背散射衍射（EBSD）与纳米压痕技术，揭示了电流密度（26.7-50 A/mm2）对αs相演变及变形机制的调控规律，为高效低能耗金属改性提供新思路。

　　

Highlight
电磁冲击处理（EMST）作为一种绿色高效的金属调控方法，通过系统表征Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金的晶粒圆整度（R_nc）、三叉晶界（TJ）网络和织构演变，结合拉伸实验与纳米压痕技术验证其力学性能提升机制。

Phase structure change
背散射电子（BSE）成像显示，经EMST-1处理后，β相中次生α相（α_s）含量显著增加，且晶粒呈现从椭球状向等轴化的转变趋势。电流-磁场的协同效应促使α_p相短轴方向尺寸从3.2 μm增至4.5 μm，表明电磁场可有效调控相分布。

Tensile performance
拉伸测试表明，EMST-4试样的屈服强度（861 MPa）较原始状态提升6.8%，归因于TJ网络稳定性增强（二面角差异减小）和α_s相含量增加。有趣的是，纳米压痕行为在26.7 A/mm²电流密度下一致性减弱，而在50 A/mm²时反而增强，揭示电流阈值对位错运动的非线性调控。

Conclusions

1. EMST-1处理后α_s相含量增加12.4%，且晶界连通性显著改善；
2. 电流密度通过影响电子风力（electron wind force）和洛伦兹力（Lorentz force），直接调控TJ网络稳定性；
3. 高密度脉冲电流（HDPEC）诱导的等轴晶形成机制，为开发新型钛合金加工工艺提供理论依据。