现代工业技术的飞速发展对钛及其合金的强度和塑性提出了更为苛刻的要求。有效改进材料制备工艺和控制材料微观结构(相种类、尺度、形态及其分布),一直被大多数研究工作者们视为改善钛及其合金强韧性最有效的两大途径。近年来,研究工作者们开发了脉冲电流处理工艺技术来改善和提高材料组织力学性能。本文基于脉冲电流相变效应和晶体学理论,以工业纯钛TA1为研究对象,借助放电等离子烧结系统产生的脉冲电流,系统研究分析了无压条件下脉冲电流对工业纯钛织构演变和力学性能的影响,对比分析辐射加热条件(无脉冲电流)对材料的综合影响,以及压力条件下脉冲电流效应对材料织构演变和力学性能的影响,最后结合伯格斯取向关系和层滑移模型简要分析了TA1于同素异构相变点发生hcp?bcc相变的晶格转变机理。研究结果为高强韧工业纯钛的制备提供工程和理论指导意义。首先,通过研究分析不同脉冲电流强度(升温速率)、不同循环相变次数、不同初始组织形貌以及不同保温时间对材料的影响发现,脉冲电流的强弱直接影响材料的微观形貌,1400A(50K/min)时获得网篮状组织,1600A(100K/min)和1900A(200K/min)时获得层片状组织,并且在获得高强度的同时,拉伸塑性大幅提高,塑性应变最高达到43.2%,该性能超过了目前所报道的其他方法所制备的高强韧工业纯钛材料。相应地,利用非热效应理论解释了hcp→bcc晶格转变下脉冲电流对材料长程原子扩散的促进作用,导致材料晶粒取向逐渐减弱;此外,不同循环相变次数对材料晶粒取向影响较大,三次循环后试样表现出强的织构取向,且三次循环后试样的形核激活能低于初始试样,性能在同等组织结构下屈服强度达到最大值297.5MPa;观察不同初始组织形貌处理后的结果发现,初始组织为魏氏组织的材料其力学性能都远不及初始组织为等轴状结构的材料;XRD宏观织构中的(0002)基面强度和微观织构中的{0001}极图强度都随着保温时间增加而不断增加。随后,结合上面的研究结果,对比分析无脉冲电流条件下(辐射加热)不同升温速率和不同循环相变次数对材料的影响,以佐证和衡量脉冲电流对材料的积极作用。研究发现,不同升温速率下,材料微观组织依旧为初始的等轴状结构,不同的是晶粒大小随电流强度增大而不断降低,而XRD宏观织构和EBSD微观织构各参数强度变化不大,无明显规律性,抗拉强度由于细小的等轴状结构而有显著提高;不同循环相变次数下,材料微观组织由前两次循环相变的等轴状结构演变到后面的层片状组织,且晶粒尺寸不断增大。对比分析表明,XRD宏观织构和EBSD微观织构均无明显特殊取向现象,抗拉强度和屈服强度有所增加外,塑性变化不大。研究结果再一次证实了脉冲电流效应对材料组织性能的积极作用。其后,进一步研究了压力及脉冲电流联合作用对材料的影响。不同脉冲电流强度(升温速率)下,压力对材料晶粒取向和力学性能有积极影响,材料组织演变为典型的层片状组织,晶粒大小相比于无压下大幅降低,且随着升温速率增加而增大。晶粒取向由1400A(50K/min)下的(10-10)较强取向演变为1600A(100K/min)下的(0002)较强取向,最后到1900A(200K/min)下两者均无明显取向。同时,材料抗拉强度得到大幅提高,最高达到706MPa,塑性应变最高达到39.1%。研究结果验证了压力对材料织构演变和力学性能的影响。最后,在脉冲电流效应和晶体学理论的基础上,理论分析了脉冲电流加热和辐射加热条件下α-Ti(hcp)→β-Ti(bcc)和β-Ti(bcc)→α-Ti(hcp)的同素异构晶格转变过程,结果表明:工业纯钛在辐射加热条件下只发生常规hcp→bcc和bcc→hcp的互逆循环结构转变,而不会影响材料的晶粒取向性。而在脉冲电流加热条件下,材料在经历hcp?bcc相变过程中,晶胞发生了特定的旋转,改变了材料内部的晶粒取向性。总之,脉冲电流处理工艺可以在促进材料内部原子长程扩散能力的基础上,改善及控制材料织构取向,从而极大提高综合力学性能,是一种极具发展前景的制备工艺。