本發(fā)明屬于材料工程領(lǐng)域，具體涉及一種金屬材料內(nèi)部微觀缺陷的修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

金屬材料內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)以晶體形式呈現(xiàn)周期性排列，其中不可避免的存在數(shù)量極大的內(nèi)部缺陷，如原子空位、晶格位錯(cuò)、孿晶以及微裂紋等。缺陷的存在使得金屬材料內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)和能量勢場的周期性被破壞，造成局部微區(qū)畸變，原子排列畸變區(qū)域較排列規(guī)整區(qū)域往往會具有更高的能量，影響了金屬材料在制備、加工、服役等過程中的性能。其中，金屬材料內(nèi)部晶格位錯(cuò)缺陷是影響金屬材料強(qiáng)度、塑韌性等力學(xué)性能的本質(zhì)原因。金屬材料內(nèi)部缺陷使得金屬材料的實(shí)際強(qiáng)度與理論強(qiáng)度之間存在3個(gè)數(shù)量級的差異；同時(shí)，晶格位錯(cuò)造成金屬內(nèi)部原子滑移所需的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論要求。所以金屬材料內(nèi)部微觀缺陷是影響材料性能的重要因素，也是調(diào)控金屬材料性能的關(guān)鍵途徑。

金屬制品的失效往往也與材料內(nèi)部的缺陷密切相關(guān)，如位錯(cuò)堆積所形成的局部應(yīng)力集中區(qū)域能夠誘發(fā)裂紋萌生，導(dǎo)致失效；金屬材料內(nèi)部微觀裂紋是誘發(fā)疲勞斷裂的關(guān)鍵因素。因此，金屬材料內(nèi)部微觀缺陷是金屬材料制備件服役壽命的重要制約因素。

以前，控制金屬材料內(nèi)部缺陷的技術(shù)都廣泛集中于原材料的冶金過程以及金屬制件的熱處理過程。其中，冶金過程的調(diào)控往往聚焦于金屬的凈化，即利用一定物理化學(xué)原理和相應(yīng)的工藝措施，去除液態(tài)金屬中的有害元素、夾雜物和氣體，如脫氧、脫硫、脫碳精煉等。金屬材料熱處理是最常見的金屬材料處理工藝，旨在通過將材料加熱到不同溫度，驅(qū)動(dòng)原子擴(kuò)散和相轉(zhuǎn)變，影響材料內(nèi)部組織形貌和分布，間接調(diào)控內(nèi)部缺陷的狀態(tài)。但是，無論是金屬熱處理工藝還是冶金過程的金屬凈化都無法從根本上修復(fù)材料晶體內(nèi)部缺陷；其中，金屬熱處理會引入工件的變形、材料的氧化等不可控因素，限制了其使用的范圍；金屬材料冶金過程所采取的缺陷凈化措施雖然也能夠?qū)崿F(xiàn)類似降低缺陷的效果，但是該技術(shù)不能修復(fù)液態(tài)金屬凝固、晶體生長過程出現(xiàn)的缺陷，只對外來缺陷有一定的消除和凈化作用；而且，在冶金凈化工藝中往往會引入新的添加劑，造成額外的質(zhì)量輸入，對后續(xù)階段材料的性能產(chǎn)生不良影響。

目前，如何利用磁場、電場、磁電復(fù)合場等外場技術(shù)調(diào)控金屬材料在制備、加工、服役過程的性能，是材料工程領(lǐng)域重要的研究方向之一。外場技術(shù)已廣泛應(yīng)用于液態(tài)成型、粉末冶金燒結(jié)以及塑性成形等金屬材料制造與再制造領(lǐng)域。

電場與磁場能夠明顯改變金屬液態(tài)成型過程中凝固組織的形態(tài)，細(xì)化晶粒降低成型過程的熱裂傾向；場活化燒結(jié)技術(shù)能夠快速高效低能耗地生產(chǎn)出高致密度的金屬材料制備件；電致塑性與磁致塑性被應(yīng)用于金屬材料塑性變形加工過程，極大地提高了金屬材料的塑性變形能力。隨著世界各國逐漸意識到人類生產(chǎn)活動(dòng)所造成的環(huán)境破壞以及自然資源浪費(fèi)等問題的嚴(yán)重性，發(fā)展可持續(xù)制造已逐漸成為工業(yè)領(lǐng)域的重點(diǎn)及焦點(diǎn)，其中，再制造是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。外場技術(shù)是再制造領(lǐng)域的新興技術(shù)之一，例如高能脈沖電流場等外界物理場可以實(shí)現(xiàn)對金屬材料中各種形式裂紋的止裂作用與損傷愈合。

現(xiàn)有利用脈沖電流對裂紋止裂，主要是在金屬材料內(nèi)部微裂紋尖端形成局部高溫，導(dǎo)致微區(qū)熔化從而使得裂紋尖端鈍化，以達(dá)到阻礙裂紋擴(kuò)展的效果，不能實(shí)現(xiàn)對微裂紋的萌生以及裂紋擴(kuò)展的抑制延緩效果，同時(shí)還會帶來熱變形和類似于焊接所形成的熱影響區(qū)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種既能夠修復(fù)金屬材料內(nèi)部微觀缺陷，以提高金屬材料的性能，又不會對金屬材料造成熱變形影響的金屬材料內(nèi)部微觀缺陷的修復(fù)方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種金屬材料內(nèi)部微觀缺陷的修復(fù)方法，包括下列步驟：

步驟一，判斷待修復(fù)的金屬材料的磁性能與基體內(nèi)部微觀缺陷的組態(tài)類型；

步驟二，將待修復(fù)的金屬材料置于能夠產(chǎn)生脈沖磁場和脈沖電場的外界物理場激發(fā)裝置中；

步驟三，根據(jù)待修復(fù)的金屬材料的磁性能與基體內(nèi)部微觀缺陷的組態(tài)類型選擇以下外場處理工藝之一進(jìn)行修復(fù)：

a、若待修復(fù)的金屬材料為非鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以線缺陷塞積形成的局部微裂紋萌生核，則啟動(dòng)外界物理場激發(fā)裝置，先施加0～30s的磁脈沖作用后，再施加5～15個(gè)電脈沖作用，整個(gè)處理時(shí)間為5～45s，即可完成對金屬材料內(nèi)部微觀缺陷的修復(fù)；

b、若待修復(fù)的金屬材料為鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以面缺陷構(gòu)成的微裂紋萌生核，則啟動(dòng)外界物理場激發(fā)裝置，同時(shí)施加磁脈沖和電脈沖作用，整個(gè)處理時(shí)間為5～45s，即可完成對金屬材料內(nèi)部微觀缺陷的修復(fù)；

c、若待修復(fù)的金屬材料為鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以線缺陷塞積形成的局部微裂紋萌生核，則啟動(dòng)外界物理場激發(fā)裝置，先施加0～35個(gè)電脈沖作用，然后施加5～45s的磁脈沖作用，即可完成對金屬材料內(nèi)部微觀缺陷的修復(fù)；

其中，所述磁脈沖作用的磁場強(qiáng)度為0～3T，磁脈沖頻率為1～10Hz，每施加完一個(gè)磁脈沖作用后間歇0.1～1s；所述電脈沖作用的脈沖電流密度為10～10³A/mm²，單個(gè)電脈沖作用的時(shí)間為0.01～200ms，每施加完一個(gè)電脈沖作用后間歇0.1～1s。

進(jìn)一步的是，所述外界物理場激發(fā)裝置包括脈沖電源和電極、以及勵(lì)磁電源、多匝勵(lì)磁線圈和鐵芯，所述電極與脈沖電源電連接，所述多匝勵(lì)磁線圈與勵(lì)磁電源電連接，所述鐵芯套設(shè)于多匝勵(lì)磁線圈中。

進(jìn)一步的是，所述脈沖磁場由工頻交流電壓向高壓電容器組充電儲能后向多匝線圈釋放最大為4×10⁴A的磁化電流產(chǎn)生。

進(jìn)一步的是，所述電脈沖作用包括矩形直流脈沖和交流尖形脈沖。

進(jìn)一步的是，所述待修復(fù)的金屬材料包括含有金屬元素的復(fù)合材料。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)、本發(fā)明通過將待修復(fù)金屬材料置于外場作用空間中，利用脈沖磁場和脈沖電場的誘導(dǎo)作用，從而實(shí)現(xiàn)了金屬材料內(nèi)部缺陷原位修復(fù)，不需要額外介質(zhì)與能量的輸入。

(2)、本發(fā)明利用物理場能在金屬材料內(nèi)部缺陷處產(chǎn)生能量聚焦效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)行缺陷修復(fù)，提升金屬材料的塑、韌性的同時(shí)可增加材料的強(qiáng)度和耐磨性。

(3)、經(jīng)本發(fā)明修復(fù)，能夠有效抑制金屬材料內(nèi)部微裂紋的萌生，并延緩已萌生微裂紋的擴(kuò)展過程，可大幅度提高金屬材料的疲勞壽命。

(4)、本發(fā)明中單個(gè)電脈沖作用時(shí)間為0.01～200ms，對金屬材料的作用時(shí)間極短，因此不會對金屬材料整體產(chǎn)生明顯的熱效應(yīng)，而僅僅實(shí)現(xiàn)缺陷區(qū)域的局部瞬時(shí)高溫，不會產(chǎn)生任何熱變形，保證了金屬制件的外形尺寸精度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說明。

金屬材料內(nèi)部微觀缺陷的修復(fù)方法，包括下列步驟：

步驟一，判斷待修復(fù)的金屬材料的磁性能與基體內(nèi)部微觀缺陷的組態(tài)類型；

步驟二，將待修復(fù)的金屬材料置于能夠產(chǎn)生脈沖磁場和脈沖電場的外界物理場激發(fā)裝置中；所述外界物理場激發(fā)裝置包括脈沖電源和電極、以及勵(lì)磁電源、多匝勵(lì)磁線圈和鐵芯，所述電極與脈沖電源電連接，所述多匝勵(lì)磁線圈與勵(lì)磁電源電連接，所述鐵芯套設(shè)于多匝勵(lì)磁線圈中；

步驟三，根據(jù)待修復(fù)的金屬材料的磁性能與基體內(nèi)部微觀缺陷的組態(tài)類型選擇以下外場處理工藝之一進(jìn)行修復(fù)：

a、若待修復(fù)的金屬材料為非鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以線缺陷塞積形成的局部微裂紋萌生核，則啟動(dòng)外界物理場激發(fā)裝置，先施加0～30s的磁脈沖作用后，再施加5～15個(gè)電脈沖作用，整個(gè)處理時(shí)間為5～45s，即可完成對金屬材料內(nèi)部微觀缺陷的修復(fù)；

b、若待修復(fù)的金屬材料為鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以面缺陷構(gòu)成的微裂紋萌生核，則啟動(dòng)外界物理場激發(fā)裝置，同時(shí)施加磁脈沖和電脈沖作用，整個(gè)處理時(shí)間為5～45s，即可完成對金屬材料內(nèi)部微觀缺陷的修復(fù)；

c、若待修復(fù)的金屬材料為鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以線缺陷塞積形成的局部微裂紋萌生核，則啟動(dòng)外界物理場激發(fā)裝置，先施加0～35個(gè)電脈沖作用，然后施加5～45s的磁脈沖作用，即可完成對金屬材料內(nèi)部微觀缺陷的修復(fù)；

其中，所述磁脈沖作用的磁場強(qiáng)度為0～3T，磁脈沖頻率為1～10Hz，每施加完一個(gè)磁脈沖作用后間歇0.1～1s；所述電脈沖作用的脈沖電流密度為10～10³A/mm²，單個(gè)電脈沖作用的時(shí)間為0.01～200ms，每施加完一個(gè)電脈沖作用后間歇0.1～1s。

通過該方法可以對整體金屬材料制備件或是大型金屬零件的局部區(qū)域進(jìn)行修復(fù)處理。該方法不僅可以對由純金屬元素組成的材料進(jìn)行修復(fù)，而且還可以對含有金屬元素的復(fù)合材料進(jìn)行修復(fù)，例如：金屬陶瓷、硬質(zhì)合金等等。所述金屬材料不僅限于鐵磁性材料，也同樣包括非鐵磁性材料，例如鈦合金等。

本發(fā)明通過將待修復(fù)的金屬材料置于外界物理場激發(fā)裝置的外場作用空間中，利用脈沖磁場和脈沖電場的誘導(dǎo)作用，從而實(shí)現(xiàn)了金屬材料內(nèi)部缺陷原位修復(fù)，不需要額外介質(zhì)與能量的輸入。本發(fā)明中所采用10～10³A/mm²的脈沖電流以及0～3T磁場強(qiáng)度本質(zhì)上是一種高密度脈沖能，當(dāng)該脈沖能作用于金屬材料內(nèi)部原子時(shí)，將優(yōu)先激發(fā)具有更高能量的缺陷區(qū)域原子，使其獲得更大的動(dòng)能，從而克服能壘限制離開固定位置。大量被外場誘導(dǎo)激發(fā)的缺陷區(qū)域原子會在外場作用間隙時(shí)向能量更低的區(qū)域周期性重排，宏觀表現(xiàn)為金屬材料內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)缺陷數(shù)目大幅度降低，同時(shí)未被修復(fù)的缺陷呈現(xiàn)出更加穩(wěn)定的狀態(tài)和分布，實(shí)現(xiàn)了對金屬材料內(nèi)部缺陷在外場誘導(dǎo)下的原位自修復(fù)。

本發(fā)明利用物理場能在金屬材料內(nèi)部缺陷處產(chǎn)生能量聚焦效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)行缺陷修復(fù)，提升金屬材料的塑、韌性的同時(shí)可增加材料的強(qiáng)度和耐磨性。金屬材料內(nèi)部缺陷區(qū)域具有更高的電阻率，脈沖電流作用下將會在缺陷區(qū)域形成電熱聚焦，形成較原子周期排列區(qū)域顯著的能量起伏。另一方面，強(qiáng)電流在金屬材料內(nèi)部產(chǎn)生劇烈的電遷移，頻繁定向地撞擊堅(jiān)固的位錯(cuò)缺陷，使得位錯(cuò)滑移更加容易發(fā)生。同時(shí)，磁場引入磁致伸縮所誘發(fā)的磁致振動(dòng)與微區(qū)電熱聚焦產(chǎn)生的局部應(yīng)力以及電遷移造成的撞擊形成合力，聚焦于金屬材料內(nèi)部缺陷，在微區(qū)形成高能量密度場作用與驅(qū)動(dòng)力作用，從而實(shí)現(xiàn)缺陷修復(fù)與調(diào)控。本發(fā)明由于外場作用對結(jié)構(gòu)缺陷的選擇性作用，具備更強(qiáng)的針對性和高能特征，表現(xiàn)出更高效和更快速的缺陷修復(fù)，從而可有效提高金屬材料的性能。

經(jīng)本發(fā)明修復(fù)，能夠有效抑制金屬材料內(nèi)部微裂紋的萌生，并延緩已萌生微裂紋的擴(kuò)展過程，可大幅度提高金屬材料的疲勞壽命。金屬材料內(nèi)部微裂紋的萌生取決于微區(qū)的應(yīng)力集中程度，應(yīng)力集中往往是內(nèi)部缺陷如位錯(cuò)晶界等的堆積、缺陷運(yùn)動(dòng)的阻塞所造成。本發(fā)明通過對金屬材料內(nèi)部缺陷的特異性能量聚焦作用，實(shí)現(xiàn)缺陷修復(fù)與調(diào)控，能夠大幅度降低應(yīng)力集中程度，從而實(shí)現(xiàn)對微裂紋萌生的抑制。另一方面，缺陷的修復(fù)和分布狀態(tài)的改善能夠強(qiáng)化材料基體的強(qiáng)度，增強(qiáng)晶體內(nèi)原子間結(jié)合能，使得已存在的微裂紋擴(kuò)展需要更大的驅(qū)動(dòng)力，從而鈍化微裂紋尖端，延緩裂紋擴(kuò)展與斷裂失效，提高服役壽命。

本發(fā)明中單個(gè)電脈沖作用時(shí)間為0.01～200ms，對金屬材料的作用時(shí)間極短，因此不會對金屬材料整體產(chǎn)生明顯的熱效應(yīng)，而僅僅實(shí)現(xiàn)缺陷區(qū)域的局部瞬時(shí)高溫，其產(chǎn)生的熱效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以引起金屬材料整體的形變，保證了金屬制件的外形尺寸精度。此外，本發(fā)明所采用的磁場對金屬材料產(chǎn)生的熱效應(yīng)有限，整體溫度能夠很好的控制在室溫到200℃之間。

具體的，所述脈沖磁場由工頻交流電壓向高壓電容器組充電儲能后向多匝線圈釋放最大為4×10⁴A的磁化電流產(chǎn)生。所述電脈沖作用包括矩形直流脈沖和交流尖形脈沖。

實(shí)施例1

取工廠生產(chǎn)的YG6牌號硬質(zhì)合金，燒結(jié)制備為直徑為10mm的硬質(zhì)合金棒材，該硬質(zhì)合金棒材為鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以層錯(cuò)，亞晶界、物相界面等面缺陷構(gòu)成微裂紋萌生核。將該硬質(zhì)合金棒材置于能夠產(chǎn)生脈沖磁場和脈沖電場的外界物理場激發(fā)裝置中，具體為，將硬質(zhì)合金棒材的兩端與脈沖電源的電極相連，并放置于多匝勵(lì)磁線圈和鐵芯形成的磁場中；選擇b項(xiàng)外場處理工藝進(jìn)行內(nèi)部微觀缺陷修復(fù)，打開勵(lì)磁電源與脈沖電源，同時(shí)施加磁脈沖和電脈沖作用；磁脈沖作用的磁場強(qiáng)度為2.5T，磁脈沖頻率為1Hz，每施加完一個(gè)磁脈沖作用后間歇1s；電脈沖作用的脈沖電流密度為10A/mm²，單個(gè)電脈沖作用時(shí)間為20ms，每施加完一個(gè)電脈沖作用后間歇0.5s；整個(gè)處理時(shí)間30s，即可完成對YG6硬質(zhì)合金棒材的內(nèi)部微觀缺陷一定程度的修復(fù)。結(jié)果表明，修復(fù)后硬質(zhì)合金棒材的硬度為HRA92.5，較修復(fù)前的硬度HRA89提高了3.93％；修復(fù)后硬質(zhì)合金棒材的抗彎強(qiáng)度為2130MPa，較修復(fù)前的抗彎強(qiáng)度1970MPa提高了8.12％，明顯改善了該型號硬質(zhì)合金棒材的力學(xué)強(qiáng)度性能。

實(shí)施例2

取工廠生產(chǎn)的YG8牌號硬質(zhì)合金，燒結(jié)制備為直徑為10mm的硬質(zhì)合金棒材，該硬質(zhì)合金棒材為鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以層錯(cuò)，亞晶界、物相界面等面缺陷構(gòu)成微裂紋萌生核。將該硬質(zhì)合金棒材置于能夠產(chǎn)生脈沖磁場和脈沖電場的外界物理場激發(fā)裝置中，具體為，將硬質(zhì)合金棒材的兩端與脈沖電源的電極相連，并放置于多匝勵(lì)磁線圈和鐵芯形成的磁場中；選擇b項(xiàng)外場處理工藝進(jìn)行內(nèi)部微觀缺陷修復(fù)，打開勵(lì)磁電源與脈沖電源，同時(shí)施加磁脈沖和電脈沖作用；磁脈沖作用的磁場強(qiáng)度為2.5T，磁脈沖頻率為2Hz，每施加完一個(gè)磁脈沖作用后間歇0.5s；電脈沖作用的脈沖電流密度為15A/mm²，單個(gè)電脈沖作用時(shí)間為10ms，每施加完一個(gè)電脈沖作用后間歇1s；整個(gè)處理時(shí)間30s，即可完成對YG8硬質(zhì)合金棒材的內(nèi)部微觀缺陷一定程度的修復(fù)。結(jié)果表明，修復(fù)后硬質(zhì)合金棒材的硬度為HRA92.5，較修復(fù)前的硬度HRA89提高了3.93％；修復(fù)后硬質(zhì)合金棒材的抗彎強(qiáng)度為1730MPa，較修復(fù)前的抗彎強(qiáng)度1500MPa提高了15.33％，明顯改善了該型號硬質(zhì)合金棒材的力學(xué)強(qiáng)度性能。

實(shí)施例3

取工廠生產(chǎn)的YG15牌號硬質(zhì)合金，燒結(jié)制備為直徑為10mm的硬質(zhì)合金棒材，該硬質(zhì)合金棒材為鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以層錯(cuò)，亞晶界、物相界面等面缺陷構(gòu)成微裂紋萌生核。將該硬質(zhì)合金棒材置于能夠產(chǎn)生脈沖磁場和脈沖電場的外界物理場激發(fā)裝置中，具體為，將硬質(zhì)合金棒材的兩端與脈沖電源的電極相連，并放置于多匝勵(lì)磁線圈和鐵芯形成的磁場中；選擇b項(xiàng)外場處理工藝進(jìn)行內(nèi)部微觀缺陷修復(fù)，打開勵(lì)磁電源與脈沖電源，同時(shí)施加磁脈沖和電脈沖作用；磁脈沖作用的磁場強(qiáng)度為2.5T，磁脈沖頻率為2Hz，每施加完一個(gè)磁脈沖作用后間歇0.5s；電脈沖作用的脈沖電流密度為20A/mm²，單個(gè)電脈沖作用時(shí)間為5ms，每施加完一個(gè)電脈沖作用后間歇1s；整個(gè)處理時(shí)間30s，即可完成對YG15硬質(zhì)合金棒材的內(nèi)部微觀缺陷一定程度的修復(fù)。結(jié)果表明，修復(fù)后硬質(zhì)合金棒材的硬度為HRA89.3，較修復(fù)前的硬度HRA87提高了2.64％；修復(fù)后硬質(zhì)合金棒材的抗彎強(qiáng)度為2360MPa，較修復(fù)前的抗彎強(qiáng)度2100MPa提高了12.381％，明顯改善了該型號硬質(zhì)合金棒材的力學(xué)強(qiáng)度性能。

實(shí)施例4

將機(jī)械加工行業(yè)用YG12牌號的尺寸為Φ6mm的硬質(zhì)合金銑刀35支，該硬質(zhì)合金銑刀為鐵磁性材料且在制備過程中其內(nèi)部微觀線缺陷聚集形成微裂紋萌生核。將其安裝在夾持平臺上，并置于能夠產(chǎn)生脈沖磁場和脈沖電場的外界物理場激發(fā)裝置中；具體為，將該硬質(zhì)合金銑刀的兩端與脈沖電源的電極相連，并放置于多匝勵(lì)磁線圈和鐵芯形成的磁場中；選擇c項(xiàng)外場處理工藝進(jìn)行內(nèi)部微觀缺陷修復(fù)，先啟動(dòng)脈沖電流源，施加5個(gè)電脈沖作用，而后關(guān)閉脈沖電流源開啟勵(lì)磁電源，施加30s的磁脈沖作用。磁脈沖作用的磁場強(qiáng)度為2.5T，磁脈沖頻率為5Hz，每施加完一個(gè)磁脈沖作用后間歇1s；電脈沖作用的脈沖電流密度為70A/mm²，單個(gè)電脈沖作用時(shí)間為5ms，每施加完一個(gè)電脈沖作用后間歇1s；整個(gè)處理時(shí)間為35s，即可完成對該批次硬質(zhì)合金銑刀內(nèi)部微觀缺陷一定程度的修復(fù)。為檢驗(yàn)效果，將同一批次經(jīng)過修復(fù)和未修復(fù)的銑刀在相同的切削參數(shù)下加工淬回火熱處理40Cr調(diào)質(zhì)鋼端面，結(jié)果表明，未修復(fù)的銑刀平均每支加工420件，經(jīng)過修復(fù)的銑刀平均每支加工910件，壽命增加了1.16倍。

實(shí)施例5

將機(jī)械加工行業(yè)用YG6牌號的尺寸為Φ6mm的硬質(zhì)合金銑刀35支，該硬質(zhì)合金銑刀為鐵磁性材料且在制備過程中材料內(nèi)部微觀線缺陷聚集形成微裂紋萌生核。將其安裝在夾持平臺上，并置于能夠產(chǎn)生脈沖磁場和脈沖電場的外界物理場激發(fā)裝置中；具體為，將該硬質(zhì)合金銑刀的兩端與脈沖電源的電極相連，并放置于多匝勵(lì)磁線圈和鐵芯形成的磁場中；選擇c項(xiàng)外場處理工藝進(jìn)行內(nèi)部微觀缺陷修復(fù)，先啟動(dòng)脈沖電流源，施加15個(gè)電脈沖作用，而后關(guān)閉脈沖電流源開啟勵(lì)磁電源，施加30s的磁脈沖作用；磁脈沖作用的磁場強(qiáng)度為2.0T，磁脈沖頻率為2Hz，每施加完一個(gè)磁脈沖作用后間歇1s；電脈沖作用的脈沖電流密度為100A/mm²，單個(gè)電脈沖作用時(shí)間為0.05ms，每施加完一個(gè)電脈沖作用后間歇1s；整個(gè)處理時(shí)間為45s，即可完成對該批次硬質(zhì)合金銑刀內(nèi)部微觀缺陷一定程度的修復(fù)。為檢驗(yàn)效果，將同一批次經(jīng)過修復(fù)和未經(jīng)修復(fù)的銑刀在相同的切削參數(shù)下加工淬回火熱處理40Cr調(diào)質(zhì)鋼端面，結(jié)果表明，未經(jīng)修復(fù)的銑刀平均每支加工340件，經(jīng)過修復(fù)的銑刀平均每支加工600件，壽命增加0.76倍。

實(shí)施例6

取工廠生產(chǎn)的牌號為YG6的硬質(zhì)合金板材，利用線切割制成150×30×5mm的光潔表面板材共15塊，該硬質(zhì)合金板塊為鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以層錯(cuò)，亞晶界、物相界面等面缺陷構(gòu)成微裂紋萌生核。將該硬質(zhì)合金板塊置于能夠產(chǎn)生脈沖磁場和脈沖電場的外界物理場激發(fā)裝置中，具體為，將硬質(zhì)合金板塊的兩端與脈沖電源的電極相連，并放置于多匝勵(lì)磁線圈和鐵芯形成的磁場中；選擇b項(xiàng)外場處理工藝進(jìn)行內(nèi)部微觀缺陷修復(fù)，打開勵(lì)磁電源與脈沖電源，同時(shí)施加磁脈沖和電脈沖作用；磁脈沖作用的磁場強(qiáng)度為3T，磁脈沖頻率為2Hz，每施加完一個(gè)磁脈沖作用后間歇1s；電脈沖作用的脈沖電流密度為15A/mm²，單個(gè)電脈沖作用時(shí)間為10ms，每施加完一個(gè)電脈沖作用后間歇1s；整個(gè)處理時(shí)間為45s，即完成對該批次硬質(zhì)合金板塊內(nèi)部微觀缺陷一定程度的修復(fù)。通過sigma-B型渦流電導(dǎo)率儀對修復(fù)前后的電導(dǎo)率進(jìn)行檢測，修復(fù)前平均電導(dǎo)率為1.62MS/m，經(jīng)過修復(fù)后的平均電導(dǎo)率為1.73MS/m，經(jīng)過修復(fù)后硬質(zhì)合金板的電導(dǎo)率提升了6.79％，表明材料內(nèi)部微觀缺陷被一定程度的修復(fù)。

實(shí)施例7

取市場上廣泛銷售的牌號為YH6F，規(guī)格為Φ3.25×38.7mm的微細(xì)硬質(zhì)合金棒材。該微細(xì)硬質(zhì)合金棒材為鐵磁性材料且在制備過程中材料內(nèi)部微觀線缺陷聚集形成微裂紋萌生核。將其安裝在夾持平臺上，并置于能夠產(chǎn)生脈沖磁場和脈沖電場的外界物理場激發(fā)裝置中；具體為，將該微細(xì)硬質(zhì)合金棒材的兩端與脈沖電源的電極相連，并放置于多匝勵(lì)磁線圈和鐵芯形成的磁場中；選擇c項(xiàng)外場處理工藝進(jìn)行內(nèi)部微觀缺陷修復(fù)，不施加電脈沖作用(即施加0個(gè)電脈沖作用)，開啟勵(lì)磁電源，施加45s的磁脈沖作用；磁脈沖作用的磁場強(qiáng)度為2.5T，磁脈沖頻率為2Hz，每施加完一個(gè)磁脈沖作用后間歇0.5s，即完成對該批次該微細(xì)硬質(zhì)合金棒材內(nèi)部微觀缺陷一定程度的修復(fù)。結(jié)果表明修復(fù)后該微細(xì)硬質(zhì)合金棒的硬度為HV2144.9，較修復(fù)前硬度為HV2123.1提高了1.03％；修復(fù)后該微細(xì)硬質(zhì)合金棒的斷裂韌性K_IC8.1112，較修復(fù)前的斷裂韌性為7.9033提高了2.63％；表明修復(fù)后既提高了該微細(xì)硬質(zhì)合金棒材的強(qiáng)度又提高了其塑韌性。

實(shí)施例8

取市場上廣泛生產(chǎn)銷售的牌號為TC4的鈦合金板材，利用線切割制成150×30×5mm的光潔表面板材共15塊。該鈦合金板塊為非鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以位錯(cuò)等線缺陷塞積形成局部微裂紋萌生核。將其安裝在夾持平臺上，并置于能夠產(chǎn)生脈沖磁場和脈沖電場的外界物理場激發(fā)裝置中；具體為，將該鈦合金板塊的兩端與脈沖電源的電極相連，并放置于多匝勵(lì)磁線圈和鐵芯形成的磁場中；選擇a項(xiàng)外場處理工藝進(jìn)行內(nèi)部微觀缺陷修復(fù)，先啟動(dòng)勵(lì)磁電源，施加30s的磁脈沖作用，而后關(guān)閉勵(lì)磁電源啟動(dòng)脈沖電流源，施加15個(gè)電脈沖作用；磁脈沖作用的磁場強(qiáng)度為1.5T，磁脈沖頻率為10Hz，每施加完一個(gè)磁脈沖作用后間歇0.1s；脈沖電流密度為10³A/mm²，單個(gè)電脈沖作用的時(shí)間為0.01ms，每施加完一個(gè)電脈沖作用后間歇1s；整個(gè)處理時(shí)間45s，即可完成對該批次鈦合金板塊內(nèi)部微觀缺陷一定程度的修復(fù)。通過sigmaB型渦流電導(dǎo)率儀對修復(fù)前后鈦合金板塊的電導(dǎo)率進(jìn)行檢測，修復(fù)前的平均電導(dǎo)率為0.59/m，經(jīng)過修復(fù)后的平均電導(dǎo)率為1.12MS/m，經(jīng)過修復(fù)后電導(dǎo)率提升了89.83％，表明材料內(nèi)部微觀缺陷被一定程度的修復(fù)。

實(shí)施例9

取廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域的TC4鈦合金材料，線切割制成20份尺寸為55×10×10mm的塊體。該鈦合金板塊為非鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以位錯(cuò)等線缺陷塞積形成局部微裂紋萌生核。將其安裝在夾持平臺上，并置于能夠產(chǎn)生脈沖磁場和脈沖電場的外界物理場激發(fā)裝置中；具體為，將該鈦合金板塊的兩端與脈沖電源的電極相連，并放置于多匝勵(lì)磁線圈和鐵芯形成的磁場中；選擇a項(xiàng)外場處理工藝進(jìn)行內(nèi)部微觀缺陷修復(fù)，先啟動(dòng)勵(lì)磁電源，施加30s的磁脈沖作用，而后關(guān)閉勵(lì)磁電源啟動(dòng)脈沖電流源，施加15個(gè)電脈沖作用；磁脈沖作用的磁場強(qiáng)度為2.0T，磁脈沖頻率為5Hz，每施加完一個(gè)磁脈沖作用后間歇0.5s；脈沖電流密度為500A/mm²，單個(gè)電脈沖作用時(shí)間為0.02ms，每施加完一個(gè)電脈沖作用后間歇0.2s；整個(gè)處理時(shí)間為45s，即完成對該批次TC4鈦合金板塊內(nèi)部微觀缺陷一定程度的修復(fù)。結(jié)果表明，修復(fù)后的TC4鈦合金板塊平均沖擊韌性為78.6J/cm²，較修復(fù)前的平均沖擊韌性69.4J/cm²提高了13.256％。

實(shí)施例10

取廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域的TC4鈦合金材料，線切割制成20份尺寸為140×30×15mm的塊體材料并按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4161-2007《金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度KIC試驗(yàn)方法》中的規(guī)定制成測試斷裂韌性的標(biāo)準(zhǔn)試樣。該鈦合金板塊為非鐵磁性材料且基體內(nèi)部微觀缺陷組態(tài)中主要以位錯(cuò)等線缺陷塞積形成局部微裂紋萌生核。將其安裝在夾持平臺上，并置于能夠產(chǎn)生脈沖磁場和脈沖電場的外界物理場激發(fā)裝置中；具體為，將該鈦合金板塊的兩端與脈沖電源的電極相連，并放置于多匝勵(lì)磁線圈和鐵芯形成的磁場中；選擇a項(xiàng)外場處理工藝進(jìn)行內(nèi)部微觀缺陷修復(fù)，先啟動(dòng)勵(lì)磁電源，施加25s的磁脈沖作用，而后關(guān)閉勵(lì)磁電源啟動(dòng)脈沖電流源，施加20個(gè)電脈沖作用；磁脈沖作用的磁場強(qiáng)度為0.5T，磁脈沖頻率為2Hz，每施加完一個(gè)磁脈沖作用后間歇1s；電脈沖作用的脈沖電流密度為700A/mm²，單個(gè)電脈沖作用時(shí)間為0.01ms，每施加完一個(gè)電脈沖作用后間歇0.1s；整個(gè)處理時(shí)間35s，即可完成對該批次TC4鈦合金材料內(nèi)部微觀缺陷一定程度的修復(fù)。結(jié)果表明，修復(fù)后的TC4鈦合金板塊的平均裂紋擴(kuò)展速率為0.0683mm/KC，修復(fù)前的試樣平均裂紋擴(kuò)展速率為0.1025mm/KC。表明經(jīng)過修復(fù)后的TC4鈦合金能夠有效延緩微裂紋的擴(kuò)展。