脉冲电流协同提升电弧增材制造高氮钢的强度与延伸率

（编辑推荐）本研究创新性地采用多区域脉冲电流处理技术（Pulsed Current Treatment），成功制备出异构高氮钢（HNS），其微观结构中亚结构晶粒与再结晶晶粒的梯度过渡有效缓解应力集中，使抗拉强度从648 MPa提升至883 MPa，延伸率从10%增至39.5%，为高性能异构材料制备提供了新思路。

　　

Highlight

脉冲电流通过高密度电子流产生的"电子风"力（electron wind force）促进位错滑移与增殖，最终在晶界处形成高位错密度亚结构晶粒。这些亚结构晶粒作为载荷传递框架，与周围再结晶晶粒的梯度过渡显著降低异质界面应力集中，实现强度与塑性的"双赢"。

Mechanical property

不同电流值处理的HNS样品显微硬度分布显示（图3），随着电流增大，硬度影响范围扩展。当电流达20,000 A时，样品中心区域硬度最高（约400 HV），而边缘保持原始硬度（约280 HV），证实脉冲电流可精准调控材料局部性能。

The effect of pulsed current on dislocation

未经处理的样品位错密度低且无定向性（图11），而20,000 A脉冲电流处理后位错密度显著增加并呈现明显方向性。这种定向位错积累源于高密度电子流对晶格原子的碰撞作用，产生非热效应（athermal effect），促进位错运动并形成亚结构网络。

Conclusions

1. 多区域脉冲电流处理可高效精准制备异构复合HNS样品；

2. 亚结构晶粒与再结晶晶粒的梯度过渡是性能提升的关键；

3. "电子风"力驱动的位错重组机制为材料强韧化提供了新途径。