电流应力诱导冷轧纯钨低温非热增强再结晶行为及其绿色制造应用

本研究针对高熔点纯钨(W)传统热处理能耗高(约1500°C)的问题，通过电流应力(4.8×104 A/cm2 )在235°C(0.14 Tm )下实现非热增强的回复与再结晶，使硬度降低22.4%，电阻率增加29.5%。研究通过EBSD分析证实电流诱导的晶界转化和位错湮灭，为绿色制造提供高效节能新方案。

　　

纯钨(W)作为核聚变装置等离子体 facing材料(PFMs)，因其3422°C的高熔点和优异高温强度备受关注，但高韧脆转变温度(DBTT)导致低温加工困难。传统热处理方法需1500°C高温，能耗巨大且效率低下。如何实现低温高效退火成为绿色制造的关键挑战。

台湾省的研究团队在《Materials Characterization》发表研究，创新性地采用电流应力处理冷轧纯钨，在235°C(仅为熔点0.14倍)下实现显著软化效果。通过设计热历史对照实验，结合电子背散射衍射(EBSD)和显微硬度测试，系统研究了4.8-5.6×10⁴
A/cm²
电流密度下的非热效应。

【材料制备与实验设计】
使用99.95wt%冷轧钨箔，通过AlN夹具实施直流电处理，严格控制散热条件。设置不同电流密度(4.8/5.6×10⁴
A/cm²
)和处理时间(0.25-3h)的参数组合，以热历史相同样品为对照。

【显微硬度分析】
原始样品硬度为609.1±2.6 HV，经1小时处理后最大降幅达22.4%。电流密度4.8×10⁴
A/cm²
时硬度变化呈现先降后升的"V型曲线"，表明存在临界电流阈值。

【EBSD表征】
发现三个关键现象：(1)亚晶界向小角度晶界(LAGBs)转化证实回复行为；(2)新生高角度晶界(HAGBs)和旋转立方织构(rotated Cube texture)证明再结晶；(3)位错密度降低导致残余应力释放。

【电阻率变化机制】
电阻率增加29.5%源于再结晶导致的晶界密度升高，与硬度变化呈现负相关性，证实电输运性质与微观结构演变的内在关联。

结论部分强调，电流处理通过电子风力(electron wind force)等非热效应，在传统热处理1/6温度下实现等效退火效果。该研究为高熔点金属的绿色制造开辟新途径，符合欧盟2050碳中和政策导向。第一作者I-Hsien Chen等指出，该方法可推广至锆合金(Zircaloy-4)等核材料加工，未来需进一步探究电流参数与微观结构演变的定量关系。