电脉冲技术（Electropulsing treatment,EPT）是一种极速、非平衡的金属材料处理工艺,通过高密度脉冲电流与金属材料相互作用产生的焦耳热效应和非热效应,在金属材料中引起微观组织和力学性能演变,快速产生固态相变、诱发再结晶、促进位错回复和缺陷愈合等效果,目标实现组织优化、力学性能的恢复与提升。本论文深入研究了 EPT在高强度金属材料中的作用机制,发展组织调控新工艺,对于提升金属材料的力学性能具有重要科学意义和应用前景。本论文选取传统高强度金属材料40CrNiMoA钢和18Ni马氏体时效钢,分别开展EPT对金属材料固溶、析出行为及裂纹愈合影响机制的研究;选取新型金属材料冷轧CoCrFeMnNi高熵合金,探究EPT的热、非热效应对高熵合金再结晶过程的作用机理。研究了不同初始状态40CrNiMoA钢在EPT后的硬度演化规律及其对应的微观机制。选取200℃回火和500℃回火的样品进行EPT处理,采用XRD、SEM、EBSD和TEM等技术进行跨尺度微观组织表征。探索了随EPT电压增加,200℃回火材料先软化后硬化及500℃回火材料快速硬化现象的微观机制,从热力学与动力学角度分析了 EPT对固溶强化钢铁材料的一般影响规律。EPT通过降低相变能垒,加速原子扩散,实现快速相变,引起了 40CrNiMoA钢的硬化和软化。研究了 EPT对18Ni马氏体时效钢析出行为的影响机制。通过单次EPT研究脉冲电流致马氏体时效钢强化规律,通过EPT复合时效处理进一步验证EPT强化机制,探索制备高强马氏体时效钢。基于马氏体时效钢的团簇强化、析出强化两种强化机制分析其在电脉冲处理及时效处理下显微硬度与强度提升的微观机制。短时单次EPT诱发18Ni马氏体时效钢中的团簇析出,引起快速强化;不同EPT参数得到不同初始状态,进而在时效后得到不同尺寸和分布的Ni3Ti析出相,引起该材料的进一步强化。研究了 EPT对冷轧CoCrFeMnNi高熵合金微观组织再结晶行为的影响,并分析了其物理机制,结合冷轧工艺与EPT工艺实现高熵合金的快速强韧化。设计室温EPT（RT-EPT）及液氮环境EPT（LN-EPT）对比实验,分析不同环境温度下脉冲电流导致的非热效应和热效应对再结晶作用的异同。研究了 RT-EPT和LN-EPT实现快速再结晶微观组织和力学性能演化规律,分析了液氮环境对焦耳热与电子风力的影响。EPT加速再结晶形核与长大过程,在热效应和非热效应共同作用下,引起快速再结晶。由于液氮的快速冷却效果,抑制了再结晶过程中新晶粒形核与长大,从而制备了高强度低塑性的部分再结晶高熵合金样品。研究了 EPT对40CrNiMoA钢中长裂纹的愈合效果及裂纹扩展速率的影响。通过裂纹扩展速率数值的对比和裂纹面观察,结合脉冲电流的绕流集中效应及热压应力分析,发现在EPT作用下,裂纹面局部熔化桥联、裂纹尖端附近热压应力引起裂纹面偏折,导致长裂纹有效长度和裂纹扩展速率的明显降低,可实现40CrNiMoA钢疲劳延寿的效果。