通过预拉伸与电磁感应电脉冲处理相结合的工艺，显著提高了AZ31B镁合金的延展性

《Journal of Magnesium and Alloys》：Enhanced ductility of AZ31B magnesium alloy through a combined pre-stretching and electromagnetically induced electric pulse treatment process

提升AZ31B镁合金塑性变形能力的研究表明，通过预拉伸（8%）结合诱导电脉冲处理（IEPT-6 kV），均匀延伸率显著提高至43%，较未处理样品提升160%，同时屈服强度仅轻微下降（<10%）。微观机制分析揭示IEPT通过促进动态再结晶（晶粒尺寸从9.89微米增至31.06微米）、抑制{10-12}孪生（体积分数从34.2%降至6.7%），并优化Schmid因子分布（非基面滑移系统激活率达42.3%），有效平衡了加工硬化与软化效应。研究证实IEPT在室温下可协同预拉伸实现材料性能的突破性提升，为镁合金先进制造提供新思路。

　　镁合金因其低密度、高比强度、良好的电磁屏蔽性能、高阻尼能力和优良的可加工性，在航空航天、汽车和电子等行业中得到了广泛应用。然而，由于其六方密堆积（hcp）晶体结构以及在加工过程中形成的强基底织构，镁合金在常温下的塑性变形能力有限，塑性较差，延展率较低，这严重限制了其在制造复杂形状零件中的应用。为了解决这一问题，本研究结合预拉伸和感应电脉冲处理（IEPT）工艺，以提升AZ31B镁合金的机械性能，并系统研究了其微观结构演变过程。

实验结果表明，该处理工艺显著提高了材料的均匀延伸率，而屈服强度相较于原始样品没有明显下降。随着电压和预拉伸程度的增加，延伸率呈现先上升后下降的趋势。当电压为6 kV、预拉伸应变水平为8%时，材料的均匀延伸率达到43%，比未处理样品提升了160%。IEPT表现出明显的软化效应，有效抑制了加工硬化。屈服强度的变化则表现出先增加后减少的特征，这归因于软化与硬化机制之间的竞争作用。透射电子显微镜（TEM）分析显示，6 kV的IEPT处理促进了位错滑移和在晶界处的累积，形成密集的位错墙，从而增强了应变硬化效应。重复的IEPT处理则加速了位错的运动和湮灭，促进了动态回复和再结晶，从而显著降低了位错密度。

电子背散射衍射（EBSD）分析揭示了IEPT对晶粒尺寸增长、抑制{10–12}拉伸孪晶形成以及激活非基底滑移系统的作用，这些变化削弱了基底织构，从而改善了镁合金的塑性变形能力。通过结合EBSD与TEM分析，研究进一步表明，IEPT能够有效促进动态回复和再结晶过程，改善材料的变形协调性，提高其塑性。

为了进一步分析IEPT对材料性能的影响，研究还通过有限元模拟计算了在IEPT-6 kV处理过程中样品的电流密度和局部温度变化。模拟结果表明，当电压达到6 kV时，样品的瞬时温度可升至314.8°C，这为位错运动提供了额外的驱动力，促进了动态回复和再结晶过程。此外，IEPT过程中还伴随着电子风效应，该效应为位错提供额外的驱动力，使其克服钉扎点和局部障碍，从而加速位错的运动和重新排列。实验结果表明，随着IEPT处理次数的增加，位错逐渐从高度纠缠的无序状态转变为有序的低能位错墙，进一步降低流动应力，提升材料的塑性变形能力。

本研究还探讨了直接施加脉冲电流对镁合金机械性能的影响。通过对比直接脉冲电流处理（EPT）和IEPT处理后的材料性能，发现两种处理方式均能显著提升材料的延展率，但EPT处理对屈服强度和抗拉强度的影响更为明显。相比之下，IEPT处理在提升延展率的同时，对屈服强度的降低幅度较小，这表明IEPT在提升镁合金塑性方面具有更大的优势。

此外，研究还揭示了IEPT对材料微观结构的调控作用。在IEPT处理过程中，位错密度逐渐降低，晶粒尺寸增大，且基底织构强度减弱。这些变化促进了非基底滑移系统的激活，从而提升了材料的塑性变形能力。同时，IEPT还有效抑制了{10–12}拉伸孪晶的形成，减少了位错运动的障碍，有助于提升材料的延展性。

综上所述，本研究通过结合预拉伸和IEPT工艺，为提升镁合金在常温下的塑性变形能力提供了新的思路。IEPT的非热效应和热效应共同作用，有效促进了位错的滑移、攀移和重排，提高了材料的塑性变形能力。同时，该处理工艺在提升延展率的同时，对屈服强度的影响较小，表明其在实际应用中具有较大的潜力。研究结果不仅为镁合金的先进制造工艺提供了参考，也为进一步提升镁合金的常温塑性变形能力提供了新的见解。