电致塑性效应及其电脉冲波形特点

电脉冲主要是由间歇性电源或者电容而产生的一种非稳态电流场，主要为交流电，其中一个周期过程就为一个电脉冲。常见的电脉冲波形有三角形、矩形、钟形、锯齿形、尖顶形、阶梯型及正弦、正弦衰减、矩形衰减、群阵等，其中最有代表性的是矩形脉冲。矩形脉冲特性可用脉冲周期T、脉冲幅度Um或者脉冲宽度tk、频率f、脉冲前沿tr 和脉冲后沿tf 来表示。若一个脉冲的宽度满足tk＝1／2T，即方波。电脉冲的主要波形如图1 所示［1］。

图1　电脉冲的主要波形(www.xing528.com)

电致塑性效应为材料处于外加电刺激（包含电场、电流、电子照射等）作用下，材料塑性提高且变形抗力减小的现象。电致塑性效应最先是由苏联科学家Likhtman 和Troistkii 在1963 年发现并报道的，他们发现让电子在平行于滑移面的方向辐照正在进行塑性变形的单晶Zn 时，其流动应力会减小且延伸率增加［2］。随后大量科学家涌入电塑性的研究中，他们通过将电脉冲加入各类金属材料塑性变形的过程中，进而做了一系列的实验来研究脉冲式的电子流动对材料微观组织和性能的影响。研究发现，被研究最多的高密度短脉宽脉冲电流的热电耦合作用可在低温下快速改善材料的微观组织，提高材料的性能。由于这种脉冲的特点是工作温度低而且作用时间很短，一般是几秒到几十秒，从而可以有效地阻碍材料内部的晶粒长大和表面氧化来保证材料的综合力学性能得到大幅度提升和优化［3］。