Fe-Mn-Si 形状记忆合金fcc(γ)→hcp(ε)马氏体相变的临界驱动力

应用周国治提出的新溶液模型计算所得的Fe Mn Si中γ和ε相的Gibbs自由能 ,并考虑了Si的影响 ,重新导出了γ和ε相随温度变化的热力学参量 .用最小均方根方法将实验值拟合得到合金γ相的Neel温度与组分浓度 (摩尔分数 )的关系式 :TγN=6 7xFe 5 40xMn xFexMn[76 1 6 89(xFe-xMn) ]- 85 0xSi.计算得到不同组分Fe Mn Si合金马氏体相变的临界驱动力ΔGγ→εc ,即合金在Ms 温度γ和ε相的自由能差 ,例如 ,Fe 2 7.0Mn 6 .0Si合金的ΔGγ→εc =- 1 0 0 .99J/mol,Fe 2 6 .9Mn 3.37Si的ΔGγ→εc =- 1 2 2 .1 1J/mol.ΔGγ→εc 与组分的依赖关系符合低层错能合金中fcc(γ)→hcp(ε)马氏体相变的临界驱动力表达式 ,即ΔGγ→εC =A·γ B ,其中γ是层错能 (SFE) ,A和B为与材料相关的常数 .     

固相合金中的C-Me偏聚理论在陶瓷中的应用

氧化锆陶瓷由于性能优异, 已得到了广泛的应用. 氧化锆陶瓷的相变影响其性能, 为控制相变进而控制性能, 相变机理的研究至关重要. 用固体与分子经验电子理论计算了c-ZrO₂、t-ZrO₂和m-ZrO₂的价电子结构, 得到形成它们强键骨架的共价键上的总共价电子对数分别为3.19184、3.45528和3.79625. 按固相合金中的C-Me偏聚理论的思想推测ZrO₂从高温到低温的相变顺序应为液相→c相→t相→m相. 从价电子结构进行的推断与实验结果完全一致, 说明合金相变的电子理论可以扩展到陶瓷材料中.     

fcc（γ）→hcp（ε）马氏体相变

列出热弹性马氏体相变的判据。据此，将Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ基合金中的ｆｃｃ（γ）→ｈｃｐ（ε）马氏体相变归属半热弹性相变，和铁基合金中ｆｃｃγ→ｂｃｔ（ｂｃｃ）α‘，βＣｕ基合金中的热弹性马氏体相变以及含ＺｒＯ２的陶瓷中ｔ→ｍ不同，在Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ的γ→ε中，母相的强化和晶粒大小不显著影响Ｍｓ，以及马氏体相变的内耗峰并不对应母相弹性模量的急剧下降，显示其可能层错直接形核而不强烈需求软模。比较了热诱发和     

Fe-Mn-Si合金γ→ε马氏体相变Ms的热力学预测

借助于３种成分Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ２合金层错几纺的Ｘ射线测量,计算了层错几率与合金成分Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ三元系的层错几率的倒数１／Ｐｓｆ－一个表达式。结合层错形核的热力学模型,经回归得Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金γ（ｆ．ｃ．ｃ）→δ（ｈ．ｃ．ｐ）马氏体相变的临界相变驱动力和层错几率的关系为ΔＧＣ＝６７．４８７＋０．１７７５／Ｐｓｆ（Ｊ／ｍｏｌ）,显示临界相变驱动力与层错几率存在线性关系,并随层错几率下降而增加。     

球体内PCM接触熔解分析

建立了一个更能准确地描述相变材料在球内接触熔解时两相界面形状的数理模型，并求解得到了液膜厚度分布及相变熔解速率随时间的变化关系。与实验对比表明，提出的模型能较好地描述整个接触熔解过程。     

马氏体相变的形核机制

利用透射电子显微镜原位拉伸实验观察Ｆｅ－ＮｉＶ－Ｃ合金中α马氏体的形核过程，并利用原位冷却跟踪实验证实所观察到的特殊的位错组态是马氏体核胚，在相变过程中，一个核胚转变为一个小叶片，一群平行的叶片组成一个大马氏体片。马氏体相变过程是往复切变过程，相邻核胚往往以相反的方向切变，采用约化胞方法确定观察到的马氏体核胚的晶体结构为面心正交，采用马氏体形核机制解释了马氏体核胚晶体结构。晶体学分析证实了所提出的     

贝氏体相变单元及长大机制的TEM研究

利用透射电子显微镜（ＴＥＭ）观察了Ｆｅ－Ｎｉ－Ｍｎ和Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金贝氏体形貌和亚结构。证实贝氏体相变单元的存在。贝氏体通过相变单元的应力应变诱发形核伸长，通过沿缺陷面方向的扩展实现增厚。贝氏体相变单元的横向尺寸差和贝氏体沿缺陷面的滑移，错动形成了贝氏体／奥氏体相界面台阶，台阶阶面与缺陷面对应，难以进行侧向迁移。     

Ni62.5Al37.5合金马氏体相变的计算机模拟研究

利用嵌入原子类型的势函数，进行了Ｂ２结构Ｎｉ６２．５Ａｌ３７．５单晶中热诱发马氏体相变的分子动力学模拟，通过分析形核和非形核区域内晶格振动，应变分布等的差异，探讨了马氏体形核长大的微观机理。此外，还讨论了Ｎｉ原子和Ａｌ原子振动性质的差异对相变的影响。     

铁基合金fcc(γ) → hcp(ε)马氏体相变的形核能垒

基于位错理论和Olson等人提出的层错能模型, 考虑到外加应力场的作用, 建立了fcc(g )→hcp(e )马氏体相变在小角度晶界处形核时, 胚核尺寸与能量之间的关系模型. 用此应用模型讨论了温度、切应力以及晶界位错密度对FeMnSi基合金中fcc(γ) → hcp(ε)马氏体相变形核的影响. 结果表明, fcc(γ) → hcp(ε)相变形核过程中存在着一些特征尺寸的胚核: 亚临界胚核和临界胚核, 它们之间的能量差构成了马氏体相变的能垒. 这些特征胚核的尺寸将随着外部条件(应力和温度)的改变而变化, 随着温度降低, 切应力增加将使临界胚核尺寸变小, 直至最终能垒消失. 基于上述讨论, 从动力学的角度讨论了M_S点及临界切应力τ_c诱发fcc(γ) → hcp(ε)相变的能量条件, 解释了在MS点处合金的层错能不为零的实验结果. 另外, 小角度晶界处位错密度的增加, 也有利于hcp相形核.     

饱和砂土的渐近状态特性及其模拟

在UH（统一硬化）模型的基础上，基于部分塑性体积应变与塑性剪应变有耦合的思路，把对土塑性变形有影响的硬化参量分为耦合硬化参量和非耦合硬化参量，提出了一个新的双硬化的弹塑性本构模型．此模型新颖之处在于它不但可以有效的考虑应力路径也可以考虑应变路径对应力应变特性的影响，所以新模型既能合理预测排水、不排水，也可以模拟部分排水及部分吸水条件下的应力应变关系．结合渐近状态概念，还给出了基于饱和砂土排水试验参数计算不排水极限应力比、静止土压力系数梳的简单公式．模型参数简单，仅比Camclay模型多了一个特征状态点应力比，全部可通过常规三轴压缩试验简单确定．     

固-液相变强化传热物理机制及影响因素分析

固-液相变过程具有等温或近似等温、相变潜热较大和相变前后材料体积变化较小的特点. 相变材料与热(冷)表面接触, 发生融化(凝固), 可明显强化表面换热. 以一维相变平板在第一类边界条件下的导热为例, 从有内热源的稳态导热与固-液相变传热的相似性出发, 揭示了固-液相变强化传热的物理机制, 提出了分别以稳态和瞬态传热速率为参照的相变传热表面换热强化度的概念, 并推导出相应解析表达式, 讨论了相变过程中影响强化换热的因素及其影响效果.     

基于非线性温-焓对应关系的非共沸制冷剂评价

为了评价空调工况下非共沸制冷剂的循环特性, 揭示非共沸制冷剂在冷凝器和蒸发器中与换热流体间传热温差的沿程分布规律, 在制冷剂相变过程中非线性温-焓对应关系的基础上展开了相应的理论研究. 首先, 建立了制冷剂的冷凝和蒸发换热模型, 并根据标准空调工况确定了制冷剂相变时的状态参数. 然后, 利用制冷剂状态方程得到了15种非共沸制冷剂相变过程中温度与焓值的对应关系, 在一定假设的基础上计算出制冷剂和换热流体在相变过程中的传热温差. 通过归纳换热器沿程各位置的温差变化, 得到了它们的分布规律. 最后, 在对比了不同制冷剂由于传热温差的变化而引起的附加可用能损失后, 给出了这15种制冷剂的性能评价.     

复合钙钛矿型弛豫铁电体的介电机理研究

通过分析复合钙钛矿型弛豫铁电体中极化微区之间相互作用的性质，建立了等效相互作用的参数服从Ｇａｕｓｓ分布的物理模型。利用平衡态和准平衡态中的Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ模拟，研究了这类材料介电特性产生的机理，通过计算偶极子翻转的弛豫时间分布，提出了冻结偶极子和慢偶极子的概念，系统地解释了弥散相变，频率色散和极化行为等现象，提出由晶体结构不均匀性导致的连续遍历性破缺，是这类材料弛豫特性产生的根本原因。     

Ni2MnGa铁磁形状记忆材料

铁磁形状记忆合金 (FSMA)是在一定温度范围马氏体相稳定同时又具铁磁性的一类特殊的形状记忆合金。Ni2MnGa铁磁形状记忆合金近年来成为呈现磁场驱动大应变的新型驱动材料 ,这些应变来自磁场诱发马氏体孪晶的重排 ,而不是磁场对奥氏体至马氏体相变的作用。孪晶变体的重排在宏观上呈现为正或切应变 ,一非化学计量比Ni2 MnGa单晶于室温加 0 .4T磁场能产生6 %的应变 ,Ni Mn Ga单晶在高至 15 0Hz的交变磁场仍可得到 2 .5 %的应变。本文阐述了与这种磁控形状记忆效应相关的孪晶界迁动的磁学和晶体学理论。马氏体相的大磁晶各向异性能使磁化沿c轴方向有利 ,穿过孪晶界c轴刚好转动 90度 ,同时 ,这个孪晶界也构成了约 90度的畴界。在各向异性的情况下 ,孪晶界的迁动仅有相邻孪晶变体的Zeeman能差驱动 ,μ0 ΔMis·Hi。磁场和外应力对应变的影响通过对一简单的自由能表达式取极小值来表示 ,自由能表达式包括Zeeman能、磁晶各向异性能和外应力以及在某些情况下需考虑的内部弹性能 ,模型的所有参数可通过应力 应变曲线和磁化曲线测量得到。铁磁形状记忆合金的磁场诱发应变可类比传统热弹性形状记忆效应 ,与更为人们所熟知的磁致伸缩现象不同。     

SAT问题的相变现象

相变现象是ＳＡＴ问题的一个重要特性。证明了对于随机ｋ－ＳＡＴ模型，当ｒ连续增大，到达某一个临界点时，解的结构将发生与可满足概率相当类似的突变现象，可满足赋值之间的关系突然由差别较大变得很相似。     

一种岩石损伤流变模型及数值分析

根据石膏角砾岩的蠕变特性，建立石膏角砾岩的损伤流变模型；推导有限元计算中黏弹塑性损伤流变模型黏性应变的计算公式，结合初应变法的基本原理，分析模型的有限元求解过程；用MATLAB编制了损伤流变模型的平面应变有限元计算程序。利用编制的程序对石膏角砾岩蠕变试验进行有限元分析，有限元计算结果与蠕变试验结果吻合得较好，表明采用统计损伤理论研究岩石的非线性流变是可行、有效的。     

中国科学E辑第32卷2002年总目次

题 目 作者 期 页包覆镍膜的银粒子过热与熔化的分子动力学模拟及实验研究…………徐枫亭 钟 健 金朝晖卢 柯 1 1HcP—Bcc相变不变线及其晶体学特征…………………………………………肖晓玲罗承萍 刘江文 l 8金属基复合材料界面层阻尼功能研究………………………………一张小农吴人洁 李小璀Z.x.Guo l 14对位取代苯乙烯吡啶衍生物分子内电荷转移与双光子吸收效应关系的研究………………………………… …………………·王筱梅周玉芳 王 春 蒋宛莉 赵 显 刘志强 蒋民华 孙真荣 丁良恩 l 20激光层裂法定量测定薄膜界面结合强度…………………     

各向异性开孔弹性泡沫的压缩大变形分析与模拟

通过将规则Kelvin模型沿某一方向伸长,而保持与其垂直方向的原有尺寸不变,得到了结构各向异性的胞体模型;然后,利用其在整个空间具有的周期性和对称性得到了简化后的周期性结构单元,并类似于已有文献中的做法,采用半支柱求解单元和弹性挠曲理论来分析其力学行为,获得了沿胞体伸长以及垂直于胞体伸长两个不同方向上的应力、应变的理论表达式和相应的压缩应力-应变曲线;并且,利用有限元模拟方法对上述理论预测结果进行了验证.结果表明:在应变不太大时,理论预测与有限元数值模拟结果非常接近,证明了理论分析的有效性;各向异性比对泡沫材料的力学性能影响显著,随着各向异性比的增加,在相同应变下,压缩应力在胞体伸长方向得到提高,而在垂直于胞体伸长方向则表现为下降.     

利用Raman光谱测定硅(100)晶面单轴应变的应变系数

建立了表征晶体硅应变量的晶格振动模型,首次计算获得(100)晶面单轴应变硅应变系数b为-336.6cm-1;通过建立的利用Raman光谱测量晶体硅单轴应变量的实验装置,首次获得装置中螺钉旋进量与应变硅应变量的关系;利用波长648nm的Raman激光谱测量了螺钉旋进量为1.5mm时,Raman频移为0.47cm-1,获得(100)晶面单轴应变硅应变系数b为-335.7cm-1.结果与晶格振动模型基本吻合,说明建立的利用Raman光谱频移法表征晶体硅应变量方法的有效性.     

合金元素淬透性系数的经验电子理论分析

研究了含合金元素奥氏体中各结构单元出现几率的影响因素及其对相变过程的影响，建立了各结构单元实际出现几率的计算模型，定义了合金元素相变作用因子舭，并对其进行了理论分析及实验验证．研究了合金元素相变作用因子舭与其淬透性系数的关系，表明两者在变化规律、意义及数值上是一致的，说明淬透性系数实质上反映了含合金元素结构单元在过冷奥氏体内的相对数量，从而给出了淬透性系数的本征解释．