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EPT放电电压相对较高的8千伏8.5 kV,原β柱状颗粒变成各向等大的谷物和谷物腥红随着电压的增加(图5 e和f)。β谷物的形态变化可以归因于固态相变的热力学[36]。如前所述，电磁波脉冲过程中的相变可以归因于电脉冲引起的相变势垒的降低。相变过程中，电流引起的能量变化?Gre和总吉布斯自由能?GrEPT可表示为：

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μ0为真空磁化率，g为粗晶材料的正几何因子，j为电流密度，?V为核的体积，σα和σβ为α和β相的电导率。ξ(σα,σβ)是一个因素导致的差异之间的电导率σα和σβ,ξ(σα,σβ)=(σβ?σα)/(σα+σβ)。?Gro是电流自由系统中自由能的变化。

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(A) g-C3N4 ， (B) Ag/g-C3N4 ， (C) Pd/g-C3N4

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用透射电镜(TEM)研究了g-C3N4的薄层状结构。上图为典型的纯g-C3N4纳米片的TEM图像，其中可以看到板状结构。此外，当g-C3N4掺杂一种物质时，可以利用TEM成像来确定掺杂情况，以及粒子在平板上的分布情况。如Yang等人利用TEM表明Ag纳米粒子成功掺杂在g-C3N4上。在另一项研究中，Raghu等人利用TEM技术发现了钯纳米粒子在g-C3N4上的正确掺杂。

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由上述分析可知，EPT通过降低热力学势垒引起α→β相转变。同时，在8 kV的电场下，α薄片变薄(图8e)，β晶粒等轴化(图5e)。通过对Ti6Al4V合金进行快速热处理，可以获得具有细化β晶粒的全层状α + β组织，这是由于在α/β界面处由基体马氏体中的子结构转变而形成的外延再结晶。同时，由于α/α′板条是由β晶界处的形核形成的，所以β晶界越小，片层状α组织的尺寸越小。此外，随着电场电压从8 kV增加到8.5 kV，焦耳热使α片层和等轴β晶粒粗化，如图5e和f所示，并使显微硬度从400 HV下降到394 HV。

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样品EPT-8和EPT-8.5主要由细化的α片层强化，这可以用Hall-Petch关系来描述：

其中，H为显微硬度，H0、kH为材料常数;d为层状α结构的平均厚度。如图10所示，所有试样的实验数据都很好地符合典型的Hall-Petch方程，说明在EPT作用下SLM-Ti6Al4V合金的软化强化现象主要是由晶粒粗化和细化引起的。

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图10 SLM -Ti6Al4V合金显微硬度与晶粒尺寸的关系。

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4．2． 电磁波辐射诱导的微观结构演化机制

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为了进一步描述SLM-Ti6Al4V在EPT过程中微观组织和显微硬度的演变，如图11所示。未处理试样由晶界相对直的β柱状晶粒和α层状结构组成，如图11a所示。在较低的电场电压下，试样软化，显微硬度降低。如图11b所示，直β柱状晶界转变为锯齿状晶界，α层状组织明显变粗。在较高的电场电压下，试样硬化，显微硬度增加。可以推测，试样可能达到β相变点，β柱状晶粒转变为等轴晶，形成更薄的α片层(图11c)。进一步提高电场电压，显微硬度基本保持不变，而β等轴晶和α片层变粗(图11d)。

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图11 SLM-Ti6Al4V合金ept诱导快速软化硬化的组织演化机制。

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5.?结论

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研究了EPT对SLM-Ti6Al4V合金显微硬度及组织演变的影响。主要结论如下:

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（1）通过施加适当的电场电压，可以迅速改变SLM-Ti6Al4V合金的显微硬度。电压相对较低的EPT-7.5使显微硬度降低约7%，电压相对较高的EPT-8使显微硬度提高约10%。

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（2）α片层马氏体和位错的联合作用是快速软化硬化的主要原因。在EPT-8处发生的固相转变是由于α→β相变热力学势垒的降低，进一步细化了SLM-Ti6Al4V合金的组织。

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（3）EPT是一种很有潜力的加工方法，可用于调整增材材料的微观结构和机械性能。

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来源：Effects of electropulsing on the microstructure and microhardness ofa selective laser melted Ti6Al4V alloy，Journal of Alloysand Compounds， Liu, Y.C. Shin，Additive manufacturing of Ti6Al4V alloy: a review，Mater. Des.,164 (2019), Article ；N.A. Rosli, M.R. Alkahari, M.F. Abdollah, M.F. Abdollah, S. Maidin,F.R. Ramli, S.G. Herawan，Review on effect of heat input for wire arc additive manufacturingprocess，J. Mater. Res. Technol., 11 (2021), pp. 2127-2145

江苏激光联盟陈长军原创作品！

文章来源：《中国激光医学杂志》 网址: http://www.zgjgyxzzzz.cn/zonghexinwen/2022/0112/1496.html