电磁复合场对Ti-6Al-4V合金塑性行为及微观结构演变的协同调控机制

本文创新性地揭示了电磁复合场（EM）对Ti-6Al-4V合金（Ti64）塑性行为的协同增强效应。研究发现，EM场通过激活难启动的锥面位错（pyramidal dislocations）和促进位错交滑移（cross-slip），使硬度降低67.9%、屈服强度下降39%，显著突破单一电场（EP）或磁场（MP）的叠加效果，为航空航天材料加工提供新思路。

　　

Highlight

电磁复合场（EM）对Ti64合金的塑性提升展现出惊人的协同效应：硬度骤降67.9%，屈服强度和抗拉强度分别降低39%和34%，远超单一电场或磁场的简单叠加效果。透射电镜（TEM）显示，EM场像一位"位错教练"，不仅激活了常温下难启动的锥面位错（pyramidal dislocations），还训练位错进行"波浪式"交滑移（wave-like cross-slip），从而突破HCP结构滑移系不足的限制。

Discussion

位错行为分析揭示：在EM场的"双场夹击"下，α相中锥面位错的临界分切应力（CRSS）显著降低。这些"顽固派"位错在复合场中变得活跃，其非平面核心结构（non-planar cores）因电磁耦合作用而更易扩展。更妙的是，位错像获得"超能力"般实现大规模交滑移，形成独特的位错缠结网络（dislocation tangles），这是单一电场或磁场无法实现的微观革命。

Conclusions

1. 1.

   首次证实电磁耦合效应（EM coupling effect）能突破电塑（EP）和磁塑（MP）效应的简单叠加

2. 2.

   EM场使Ti64硬度降低67.9%，相当于给材料装上"塑性加速器"

3. 3.

   锥面位错的"觉醒"和位错交滑移的"狂欢"是塑性提升的关键

4. 4.

   该发现为航空航天钛合金精密成形提供新范式