电流退火诱导轧制纯镍再结晶与晶粒生长的行为机制及热/非热效应研究

本综述系统探讨了电流退火（Electrical Annealing）对轧制纯镍显微组织与性能的调控机制。研究通过直流电应力（3.00–3.30×104 A/cm2）诱导再结晶与晶粒生长，显著降低显微硬度（达35.4%）和电阻率（达9.9%），并借助EBSD（Electron Backscattered Diffraction）揭示了晶界迁移、Σ3退火孪晶界（ATBs）形成及织构演变规律。研究通过热与非热效应（athermal effects）的对比，证实电流退火的能量效率比传统热退火高99%以上，为镍基金属低温高效加工提供了新策略。

　　

Highlight

本研究通过高密度直流电应力在低温稳态条件下有效诱导轧制纯镍的再结晶与晶粒生长，显著降低显微硬度和电阻率。

Conclusions

电流退火处理轧制纯镍的主要结论如下：

1. 1.
   通过高密度电流应力在低试样温度下实现再结晶与晶粒生长，显著降低显微硬度与电阻率。
2. 2.
   在狭窄的过渡区间内识别出阈值电流密度，触发微观结构与性能的突变。
3. 3.
   EBSD分析显示晶粒尺寸增加，亚边界和低角度晶界转变为高角度晶界及Σ3 60°<111>退火孪晶界（ATBs），残余应力释放和位错湮灭。
4. 4.
   铜型轧制织构（Copper、Brass、Goss）转变为以Cube再结晶织构为主，保留S组分。
5. 5.
   定量分析揭示普通晶界（59.2%）、ATBs（52.6%）和位错（36.1%）对显微硬度下降的贡献，支持ATBs更优越的热力学稳定性。
6. 6.
   通过与相同热历史的传统热退火对比，突显电流应力下非热效应的主导作用。
7. 7.
   电流增强的再结晶与晶粒生长主要由非热效应驱动，而热激活回复则更多受热效应控制。
8. 8.
   能耗估算表明，电流退火比传统热退火节能99%以上，且冶金效果更优。