金属材料在服役过程中经常面临复杂的载荷情况，因此需要足够的密度和最小的缺陷含量以确保结构完整性和延长的使用寿命。含有显著内在缺陷的部件（如粉末冶金中的孔隙、增材制造部件中的关键孔洞或铸件中的收缩孔洞）通常因这些缺陷对机械性能（包括疲劳抗力、强度和延展性）的不利影响而被视为不合格或低价值[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]]。这些缺陷可能在运行条件下导致过早失效，从而严重影响部件的可用性、经济价值和服务寿命。对于对材料可靠性和耐久性要求极高的工程应用而言，这一点尤为重要。孔隙型缺陷是金属部件中常见的工艺诱导缺陷[8]。它们的形态、分布和内部物理状态主要由制造过程中的热力学条件和气氛决定[2,4,9]。尽管不同制造工艺（包括增材制造、粉末冶金和铸造）中孔隙的具体特征（如尺寸和内部状态）存在差异，但它们的存在始终会降低材料的有效承载截面，从而引入局部应力集中[10,11]。因此，针对孔隙抑制和成形后孔隙修复的策略已成为金属材料科学领域的重要研究方向。
目前，金属材料的孔隙减少可以通过两种主要策略实现：优化制造过程以抑制孔隙形成，以及对成形后的部件进行后处理。工艺改进包括调整增材制造中的能量密度[12,13]、采用高压铸造等加压固化技术[14,15]、向粉末原料中添加活化剂或纳米颗粒[16,17]。这些方法在减少孔隙率方面的有效性已得到广泛验证。然而，需要注意的是，这些工艺也可能引发其他问题，包括由于温度梯度导致的开裂以及添加剂形成的脆性相[[18], [19], [20]]。后处理是另一种提高材料致密度的可行方法。热等静压（HIP）是最常用的缺陷修复方法，它通过高温和高压的联合应用来实现[7,[21], [22], [23], [24], [25]]。然而，该工艺存在一些局限性，包括在大部件中保持均匀温度的挑战、高温下晶粒粗化的风险，以及由于极端加工条件对设备的高要求[26]。总之，尽管当前的金属合金致密化技术很有价值，但它们往往伴随着加工难度、经济负担以及对机械性能不利的微观结构恶化等问题。因此，开发高效、环保且能够有益地改变微观结构的创新修复方法仍然是该领域的重要研究课题。
电脉冲处理（EPT）是一种能效高的加工方法，以其高能量传递效率和功率密度而闻名。该技术直接将电能传递到金属材料的原子结构中，从而显著改变其微观结构和机械性能[[27], [28], [29]]。先前的研究者已经充分证明了EPT在修复缺陷方面的有效性。EPT产生的热效应和非热效应的协同作用有助于有针对性地消除缺陷（例如微裂纹、微孔）或高应变区域，从而实现材料的致密化和均匀化[27,[30], [31], [32]]。然而，EPT的更广泛应用受到电源容量和样品尺寸之间的限制。此外，缺陷修复的效果很大程度上取决于缺陷的尺寸。为了克服传统EPT的局限性（通常采用低电流密度且仅适用于小样品），近年来开发了局部电脉冲处理（LEPT）。该方法涉及将整个EPT过程的电极拆分，用电控（CNC）可移动的圆锥形电极替换电极的一端或两端，从而实现空间定向处理。先前的研究表明，LEPT可以细化微观结构[33,34]并部分修复缺陷[35]。然而，早期LEPT实施的一个关键限制是电极压力有限（例如约200 N），这限制了缺陷的完全闭合和韧性的提高。此外，LEPT下缺陷修复的机制及其内部应力的演变尚未得到充分研究。深入理解这些过程对于阐明电场和应力场耦合条件下的致密化行为至关重要。
为了解决宏观致密化和微观结构恶化之间的长期矛盾，我们提出了一种新型的压力增强局部电脉冲处理（PE-LEPT）。PE-LEPT的关键创新在于利用空间变化的电场、热场和机械场的“三位一体耦合”，这使其与EPT和LEPT根本不同。在本研究中，PE-LEPT应用于真空无压烧结的Ti-6Al-4V合金，显著提高了材料的密度和微观结构，从而显著改善了其主要机械性能（强度和延展性）。所实现的致密化和微观结构优化归因于PE-LEPT过程中电场、热场和机械场的耦合作用。脉冲电流产生的非均匀温度场和电场在样品内部诱导了梯度微观结构演变，促进了多相和多尺度的强化和韧性提升。同时，外部压力的施加引发了局部微塑性变形，从而促进了孔隙闭合并改变了材料的内部应力状态。PE-LEPT过程中的温度场、电流场和应力场的分布通过COMSOL Multiphysics软件进行了模拟，允许在多场耦合条件下定量分析样品及其内部缺陷的演变。由于PE-LEPT具有出色的可控性和灵活性，该研究展示了修复大型薄壁部件和金属表面的巨大潜力，并为耦合场条件下的缺陷修复机制提供了新的见解。
