马氏体相变晶体学研究的最近进展

利用原子力显微镜(AFM)定量观测马氏体相变浮凸、对马氏体相变点阵变形特征进行研究所获得的新认识.在此基础上运用"位移矢量"理论对马氏体相变晶体学和形态学进行全面分析和研究,提出了马氏体相变的"不变平面应变\\"判据不具备普遍性以及{5 5 7}板条马氏体和{22 5}片状马氏体的惯习面均发生了较大转动的新观点.据此建立了{5 5 7}马氏体的形成模型,和实验结果吻合较好.最后根据马氏体变体间的自协作原理对孪晶马氏体和形状记忆合金中的多变体马氏体进行了全面的晶体学计算,其结果和实验值吻合,这样处理使表象理论的计算过程大为简化.     

自协作原理对马氏体表象理论计算的改进

以Fe-31Ni为例,根据相变过程中变体之间以孪晶关系进行自协作,从而得到不畸变不转动惯习面这一原理,从马氏体相变时的位移矢量入手,计算了马氏体转变时呈孪晶关系的两个自协作变体的体积分数、惯习面指数及相变后马氏体与奥氏体之间的取向关系.由于在计算总畸变矩阵时不用考虑任何附加的转动矩阵,并应用了镜面对称操作,使计算过程简单,结果准确.     

马氏体相变的取向关系及变体

在发生马氏体相变时,马氏体和母相之间存在一定的晶体学位向关系,如K-S关系、Nishiyama(西山)关系.研究了K-S和Nishiyama(西山)这2种取向关系,分别给出了满足这2种关系的24种和12种马氏体变体.     

多晶 CuZnAl 合金马氏体变体群结构及其生长过程研究

利用金相动态观察及Ｘ－射线衍射研究了多晶Ｃｕ－１８．５２Ｚｎ－６．３７Ａｌ合金Ｍ１８Ｒ马氏体变体群组态及其生长过程。多晶Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金一个晶粒内多以一个变体群为主。每群由Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四个变体组成，形成ＡＣ型矛头状、ＡＢ平行及ＡＤ分叉型三种组态。变体群形成过程中，马氏体变体的消长及变体内小孪晶结构的形成等动力学特征反映了马氏体的热弹性及相变应力、应变自调节。在相变热循环中，变体群内形成大量非常稳定的残留马氏体。     

CuZnAl合金中热弹性马氏体相变的体积效应

实验得到 CuZnAl 合金在热弹性马氏体相变时体积膨胀,但从点阵常数的变化来看应为体积收缩.应用马氏体相变晶体学表象理论(WLR 理论)并考虑到马氏体变态间的自协调效应,导出相变时体积变化率与点阵常数的数学关系.计算值与实验值能很好地吻合.     

NiMnGa单晶应力作用下界面运动的金相观察和能量损耗

金相观察了Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶样品应力诱发马氏体相变和中间马氏体相变过程中微观结构的变化.实验发现,在单轴应力作用下,马氏体相变和中间马氏体相变的变体重取向的机制不同,马氏体相变生成的变体的重取向是通过孪晶界移动的方式实现的,而中间马氏体相变生成的变体是处于择优取向的变体以逐渐长大的方式完成的.依据应力-应变曲线计算了应力加载和卸载过程的储能、输出功和能耗,结果表明储能、输出功和能耗随形变温度的升高而增大,但在更高的形变温度能耗反而减小.     

γ（fcc）→ε（hcp）马氏体相变切变角的原子力显微镜测定方法

建立了一种测量γ(fcc)→ε(hcp)马氏体相变切变角的方法.运用Thompson四面体和几何模型推导出马氏体变体的迹线方向,通过计算求得相变浮凸角与真实切变角的对应关系.应用原子力显微镜(AFM)测量了Fe-30％Mn-6％Si合金应力诱发马氏体相变的浮凸角.文中两个实例计算结果分别为17.85°和21.10°,与理论值19.47°相比误差小于2°,表明该方法具有精度较高、操作简单的特点.     

γ(fcc)→∈(hcp)马氏体相变切变角的AFM测定方法

建立了一种测量 γ(fcc)→ ε(hcp)马氏体相变切变角的方法 .运用 Thompson四面体和几何模型推导出马氏体变体的迹线方向 ,通过计算求得相变浮凸角与真实切变角的对应关系 .应用原子力显微镜 (AFM)测量了 Fe-30 Mn- 6 Si合金应力诱发马氏体相变的浮凸角 .文中两个实例计算结果分别为 17.85°和 2 1.10°,与理论值 19.47°相比误差小于 2°,表明该方法具有精度较高、操作简单的特点 .     

Ge含量对Fe—24%Mn合金γ→ε马氏体转变的影响

通过X射线衍射（XRD）、拉伸性能的测定,分析了Ge对Fe-24%Mn形状记忆合金γ相点阵参数和马氏体转变的影响。发现随着Ge含量的上升,Fe-24%Mn合金γ相点阵参数增大,Fe-24%Mn合金的γ→ε马氏体相变有明显抑制作用,γ奥氏体相趋于稳定,合金的拉抻强度和屈服强度逐步降低,塑性上升。尽管Ge与Si具有相同的外层电子结构,且原子半径都比Fe小,但两者对奥氏体的点阵参数影响完全相反,Si降低γ相点阵参数能促进γ→ε马氏体相变,Ge增加γ相的点阵参数却抑制相变。     

Ni—Ti合金马氏体相变的位错模型

根据实验结果,建立了一个Ｎｉ－Ｔｉ合金马氏体相变的位错模型,认为该相变是以母相阵点到马氏体阵点的矢量ｂ１或ｂ２为Ｂｕｒｇｅｒｓ矢量的相变位错在母相（１１０）ｐ面上交替地运动,形成一对对（００１）Ｍ孪晶,马氏体以形成孪晶对的形式生长,这样的马氏体具有最小的弹性应变能。利用此模型提出了马氏体的热弹性行为和形状记忆效应的物理机制。     

γ(fcc)→ε(hcp)马氏体相变切变角计算的改进

为了修正石玮等的模型在计算马氏体相变切变角时的局限性,给出对浮凸角的修正,从而得到正确的相变切变角.以Fe-25Mn-6Si-5Cr合金为例,用原子力显微镜测量了该合金应力诱发γ(fcc)→ε(hcp)马氏体相变的浮凸角,并在Thompson四面体和几何模型基础上,进一步结合Bergeon等关于浮凸角和切变方向位置关系模型,建立了一种更加普遍、有效的方法,由此修正了石玮等的局限性.用改进后的模型和计算方法得到的3个马氏体变体相变切变角计算结果,分别为20.80°、19.67°和19.73°,与相变切变角理论值19.47°符合得很好.     

低温回火马氏体取向关系的电子背散射衍射研究

为了研究马氏体的相变特征,利用电子背散射衍射(EBSD)技术并结合金相显微镜和显微硬度计分析低温回火的20MnCr5渗碳齿轮钢的性能和组织。根据马氏体相变理论中的K-S和N-W取向关系分别计算得到马氏体{110}α极射赤面投影图。利用EBSD技术对20MnCr5齿轮钢心部选定的区域进行扫描,分析区域中马氏体的取向分布特征。研究结果表明:马氏体取向整体呈随机分布,但在局部区域呈有规律分布。整个扫描区域的取向差主要分布在5°以下和45°以上。为反映马氏体局部区域取向分布的规律,选定一个原奥氏体晶粒,并做出区域中所有马氏体{110}α晶面的极射赤面投影图,得到极点有规律分布的极图。通过对{110}α极图分别使用K-S和N-W关系拟合,确定所选区域的马氏体的取向关系以N-W关系为主,实际极点离散分布在理论极点周围;使用协同形变机理解释实际取向分布与理论分布的偏差是由马氏体相变导致周围组织复杂的畸变引起。     

马氏体相变的晶体取向关系

本文利用 Bain 应变和马氏体相变的表象理论阐明了马氏体相变的晶体取向关系。正是由于这附加的点阵不变切变和母相的形状协调,某些合金在某种条件下遵循 K—S 关系,而在另一些条件下遵循 N—关系或 G—T 关系。     

电子辐照CuZnAl形状记忆合金马氏体稳定化的研究

用能量 1.7MeV不同注量的电子辐照CuZnAl形状记忆合金样品 ,通过循环水冷的方法 ,将辐照控制在马氏体相进行 .实验结果表明 ,样品被辐照处理后 ,其马氏体相变温度和相变滞后 ,以及相变特征温度T0 都随辐照注量的增大而升高 ;当辐照注量在 6 .30× 10 2 0 m- 2 ～ 1.89×10 2 1m- 2 时 ,其相变温度变化渐趋平缓 .作者认为 ,这是由于电子辐照产生的点缺陷造成了马氏体相点阵畸变 ,从而诱生了马氏体稳定化     

Fe,Mn—Si—Cr合金中γ→ε马氏体相变及其逆相变的内耗特征

用静电音频内耗仪测试了Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ－Ｃｒ形状记忆合金在－１００￣３００℃温度范围内耗及模量变化,研究了γ→ε马氏体相变及其逆相变的内耗特征。结果表明,γ→ε马氏体相变及其逆相变具有不同的机制,在相变过程中未出现软模现象,可见该合金的层错形核可能无需点阵软化。相变过程中的模量变化归因子于ε相模量高于γ相的模量。     

马氏体相变切—转晶体学理论及其应用

以马氏体相变切－转点阵变形机制为出发点，建立了基于形状变形ＩＰＳ的定量晶体学理论，这个理论成功地应用于｛３ １５ １０｝ｆ和｛２ ５ ２｝ｆ两类基本马氏体相变，不仅解释了所有实测常规晶体学，而且还能用于理解各种马体形貌和｛２５２｝ｆ相变独特的晶体学特性。     

{259}f马氏体表面浮凸的AFM定量分析及其相变切变角的测定

利用原子力显微镜(AFM)对Fe23Ni0.55C合金{259} f 马氏体表面浮凸作了观察与定量分析,并测定了其不同变体的相变切变角.试验结果表明,{259} f 马氏体的表面浮凸为规则表面倾动,基本符合不变平面应变(IPS);{259} f 马氏体表面浮凸多呈"N"型,不过"Z"字型马氏体的表面浮凸呈双倾动"帐篷\\"型;母相压缩变形使表面浮凸的尺寸变小,但浮凸角变化不大;{259} f 马氏体的表面浮凸无论大小,浮凸角均非常接近,具有良好的"自相似性";{259} f 马氏体不同变体切变角的测定值与传统W-L-R理论符合较好,误差小于3.654°.     

CoMn合金中的马氏体相奕和形状记忆效应

研究了CoMn合金中的γγ(fcc)-ε(hcp)马氏体相关,并测量了合金的形状记忆效应（SME）,结果表明,该合金的马氏体相变具有典型的γ→ε马氏体相变体相变特征,它在发生马氏体相变时,内耗峰并不对应于母相模量的下降,其形核无需籍软模或区域软模,通过训练可以改善CoMn合金的SME,对改善的原因进行了初步的探讨。     

Fe—Mn—Si基合金共格界面能的离散点阵平面分析

结合合金的相变热力学对离散点阵平面（DLP）模型进行了改进,使之能够处理多元置换型合金中诸如马氏体与奥氏体这类化学成分相同而结构不同的两相共格界面能。利用改进的DLP模型计算了Fe-Mn-Si基合金的{111}fcc//{0001}hcp共格界面能,分析了温度、合金成分对它的影响,结果表明,与它们对层错能的影响一致。体系的共格界面能作为马氏体相变临界驱动力△GMs^γ→ε中的阻力项所占的比例小于10%。     

铜基形状记忆合金时效稳定化的一种机制

本文通过对两种铜基形状记忆合金Cu-23.12 Zn-4.37 Al及Cu-26.34 zn-3.24 Al-0.67Mn(Wt％),在不同状态下马氏体时效稳定化的研究,提出了一种新的马氏体时效稳定化机制——应力松弛机制,即在马氏体状态下使用或放置过程中,由于微观应力松弛,破坏了马氏体变体间及马氏体与母相间界面的共格性,使变体不易合并,引起马氏体稳定化。