残余应力是指在去除导致应力的原始因素后材料中仍然存在的内部应力。这种应力通常在焊接、铸造、加工、塑性变形、热处理以及快速冷却和淬火等制造过程中产生[1,2]。残余应力会显著影响材料的尺寸稳定性和机械性能，特别是在疲劳寿命、抗断裂性和耐腐蚀性方面。它还可能导致不希望的制造结果，例如加工后零件变形或翘曲[3]。因此，有效控制和减轻残余应力对于确保结构完整性和制造精度至关重要。
缓解残余应力通常涉及向材料中引入外部能量，以促进局部或微观塑性变形，从而逐步释放这种内部应变能。常见的残余应力缓解方法包括热应力缓解[4]、振动应力缓解[5]、机械应力缓解[6]和电磁方法[7,8]。其中，电处理方法因其在减少残余应力方面的有效性而受到越来越多的关注[9]。许多研究表明，除了焦耳加热效应外，电处理过程中还可能存在其他非热机制，如缺陷处的电荷不平衡[10]、磁塑性[11]、声子风力[12]和挤压效应[13]等。这些效应被认为通过促进局部塑性变形或位错运动来帮助重新分布或缓解内部应力，从而提高残余应力缓解的整体效果[14,15]。
顾等人对金属材料的电塑性处理进行了广泛研究[16, [17], [18], [19], [20], [21]，并发现高密度电流对减轻应变硬化和缓解残余应力具有积极作用。这些发现突出了电流的非热效应，如促进位错解离、滑移和原子扩散[22]。此外，王等人[23]研究了高频电流处理对SUS 304超薄带的影响，发现电流与含有高密度晶格缺陷的晶体之间存在选择性相互作用。由于电流在晶界和缺陷处的散射，原子迁移率显著提高[24,25]。因此，EPT可以在短时间内实现明显的晶界和缺陷迁移[26]。然而，值得注意的是，尽管高密度电流处理能够显著降低残余应力，但通常会伴随温度升高。顾等人[27]报告称，高密度脉冲电流的应用成功消除了马氏体不锈钢表面的残余应力；然而，快速热处理会诱导层状马氏体的形成，从而降低材料的延展性。
为了避免过度的焦耳加热，Haque等人[28]对316L不锈钢的焊接接头使用了低频脉冲电流，观察到焊接试样的残余应力从-493 MPa降低到-308 MPa，温度升高不超过10°C。在他们的后续研究中，还报道了脉冲电流对ZrTi合金的有效电退火效果[29]。此外，Bhowmik等人[30]通过脉冲电流处理使AISI 1020钢的残余应力降低了约36%，他们将这一效果归因于电子风和瞬态局部加热的耦合作用，从而减轻了晶粒内的应变积累。同样，Ren等人[31]报告称，在电处理后TC11钛合金的残余应力和位错密度都得到了降低，尽管处理过程中的最高表面温度仅为约80°C。然而，这些研究进一步表明，当限制焦耳加热时，残余应力只能部分缓解。金属中的电塑性效应并非仅由焦耳加热或非热效应单独引起，而是由焦耳加热与各种非热效应的耦合共同作用的结果[32]。
这些发现共同证明了电处理在减少残余应力方面的巨大潜力。然而，关于利用脉冲电流消除细晶金属中残余应力的系统研究仍然有限。因此，我们在Ti64合金表面采用了超声纳米晶表面改性（UNSM）来创建具有高残余应力的细结构。在本研究中，通过正交实验设计研究了电流密度、频率和处理时间对残余应力松弛的影响。通过检查晶粒尺寸、晶界和位错分布等微观结构特征的变化，阐明了EPT在超细金属中的应力缓解机制。
值得注意的是，UNSM引入的压缩残余应力对提高材料的疲劳性能具有积极作用。在工程应用中，主要目标是消除拉伸残余应力。然而，无论是拉伸残余应力还是压缩残余应力，其消除过程本质上都与材料内部应变不均匀性的恢复密切相关[33]。因此，本研究对UNSM样品进行了EPT处理，旨在系统研究脉冲电流作用下残余应力和高密度缺陷微观结构的变化。通过这项研究揭示的潜在机制也为缓解拉伸残余应力提供了重要见解。
