Fe-Mn-Si形状记忆合金fc(γ)→hcp(ε)马氏体相变温度的热力学预报

借助于Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金层错几率Ｐｓｆ的Ｘ射线测量,计算了Ｐｓｆ与合金成分的关系,得到Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ三元系的１／Ｐｓｆ表达式．结合层错形核的热力学模型,经回归得Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金ｆｃ（γ）→ｈｃｐ（ε）马氏体相变的临界相变驱动力和Ｐｓｆ的关系式,进而得到临界相变驱动力与合金成分的关系．借助Ｐｓｆ建立了成分与相变驱动力之间的关系,结合有关热力学分析计算得到的Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金γ和ε两相Ｇｉｂｂｓ自由能曲线,预报了Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ三元系合金的ｆｃｃ（γ）→ｈｃｐ（ε）马氏体相变的温度．     

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%。     

Fe—Mn—Si形状记忆合金fcc（γ）→hco（ε）马氏体相变温度的 …

借助于Ｆｃ－Ｍｎ－Ｓｉ合金层错几率Ｐｓｆ的Ｘ射线测量,计算了Ｐｓｆ与合金成分的关系,得到Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ三元系的１／Ｐｓｆ表达式。结合层错形核的热力学模型,经回归得Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金ｆｃｃ（γ）→ｈｃｐ（ε）马氏体相变的临界相变驱动力的Ｐｅｓｆ的关系式,进而得到临界相变驱动力与合金成分的关系。     

形状记忆材料的热力学设计

以新一代溶液模型考察了合金元素对Fe-Mn-Si基合金层错能的影响，并预测了Fe-Mn-Si合金面心立方(fcc)→密排六方(hcp)马氏体的相变温度．应用规则溶液模型计算了含Ce和Y的ZrO2基陶瓷四方(t)→单斜(m)马氏体相变的自由能，结合测得ZrO2基陶瓷的强度，预测了马氏体相变的开始温度．对Ni-Mn-Ga磁驱动记忆合金的磁性转变温度Tc、体心立方至体心正方(bcc→bct)马氏体相变温度Tmart和饱和磁化强度Ms与成分的关系进行了优化，提出了具有较佳综合性能的成分范围．应用热力学方法对Fe-Mn-Si基合金、ZrO2基陶瓷和Ni-Mn-Ga铁磁合金等形状记忆材料作出的成分设计均与实验结果符合较好．     

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.     

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.     

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系形状记忆合金中热诱发ε马氏体的形成机制

通过透射电镜观察和热力学分析,定性地讨论了热诱发γ→ε马氏体相变机制．电镜观察结果表明,层错可以在降温过程中持续形成,并通过堆垛形成马氏体相．热力学分析表明,对于低层错能的合金,热诱发马氏体的形核及长大过程来自于不断地形成新的层错并消耗母相结构,而并非由极轴机制所控制．     

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 .     

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。     

材料的相变研究及其应用

Fe-C和Fe-X-C合金马氏体相变热力学的研究成果使结构钢的Ms温度能以热力学预测。建立了铜基合金及Fe-Mn-Si基合金马氏体相变热力学,为铜基和铁基形状记忆合金的成分和工艺设计提供基础。提出了含ZrO2陶瓷Ms温度的热力学计算方法,以及其母相晶粒大小影响Ms的正确表达式,对陶瓷的生产和工业应用都具有意义。修正马氏体变温相变动力学方程,显示低碳钢中影响碳扩散系数的合金元素影响残余奥氏体量,这有利于低碳马氏体组织钢的开发。GCr15轴承钢中残余奥氏体→马氏体的等温动力学研究显示：钢经淬火后,再进行等温处理以形成很少量的等温马氏体,再作回火,提高钢件的尺寸稳定性（经1000d后与淬火-回火比较,在接触疲劳寿命并不降低的条件下（达34%。研究了Ni-Ti、Cu-Zn-Al、Fe-Mn-Si基合金及ZrO2陶瓷的马氏体相变及其逆相变特征,揭示了影响这些材料形状记忆效应（SME）的一些因素,并指出了改善SME的途径,有利于这些材料的开发应用。贝氏体相变的热力学研究,观察到生长台阶,母相强化对相变影响的研究以及内耗测量结果,均显示贝氏体相变属扩散型机制。Cu-Zn-Al中加入阻碍Zn和Al扩散的合金元素可能提高形状记忆使用寿命。揭示CeO2-ZrO2中存在贝氏体相变,并与其出现脆性有关。Cu-Zn中β相有序化研究对有序化合金的应用具有实际意义。三元合金spinodal分解判据的建立,对借spinodal分解呈现高阻尼或高强度合金的开发颇具价值。由群论导出呈现晶体学可逆性的条件为形成单变体马氏体。应用孤立子于相变的形核-长大模型初见成效。     

Fe—Mn—Si—Cr—Ni系形状记忆合金γ→←ε相变温度与成份？…

对现有Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ,Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ－Ｃｒ－Ｎｉ系形状记忆合金的成份和γ→←ε马氏体相变温度的实验测定数据进行了多元线性回归处理,建立了马氏体相变器Ｍεｓ,Ａεｓ以及相变热滞（Ａεｓ－Ｍεｓ）与合金成份之间的定理经验关系,结果表明：Ｍｎ,Ｃｒ,Ｎｉ元素均降低相变温度Ｍεｓ和Ａεｓ,但Ｓｉ明显使用升高,同时表明此类合金中的Ｓｉ,Ｃｒ含量增加,合金的相变热滞增大,这一结果为此类合金的成份设计提供了     

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。     

Fe-Cr-Mn(W,V)合金中层错和fcc(γ)hcp(ε)转变特征

利用TEM和X射线衍射仪对固溶态、固溶空冷态和固溶冰水淬火态亚稳奥氏体Fe-Cr-Mn(W,V)合金(84), 以及固溶态、固溶 + 拉伸变形态稳定奥氏体Fe-Cr-Mn(W,V)合金(85N)γ→ε中转变与层错之间的关系进行了研究,并对影响γ→ε马氏体转变的合金元素进行了分析,提出了进一步提高合金相稳定性的措施.     

Fe-Cr-Mn(W,V)合金中层错和fcc(γ)hcp(ε)转变特征

利用TEM和X射线衍射仪对固溶态、固溶空冷态和固溶冰水淬火态亚稳奥氏体Fe-Cr-Mn(W,V)合金(84), 以及固溶态、固溶 + 拉伸变形态稳定奥氏体Fe-Cr-Mn(W,V)合金(85N)γ→ε中转变与层错之间的关系进行了研究,并对影响γ→ε马氏体转变的合金元素进行了分析,提出了进一步提高合金相稳定性的措施.     

先进高强度汽车钢板的研制

阐述传统相变塑性（transformation induced plasticity,TRIP）钢在成分设计上存在的不足,利用偏聚热力学和动力学设计新型TRIP钢的成分.依据扩散动力学估算TRIP钢经亚临界区等温退火后的最慢冷速,取平衡计算和偏平衡所得T₀温度的平均值作为过时效温度,依据Hillert模型估算贝氏体增碳所需时间,以上述估算所得的参数通过与大量实验室数据对比后均获证实.以热力学探讨TRIP钢热镀锌的条件,进行系列的焊接性能试验,并在上述基础上进行TRIP钢的大生产.以Dumay所提供参数,估算孪晶诱发塑性（twin induced plasticity,TWIP）钢中组元对奥氏体层错能（stacking fault energy,SFE）的影响,以及不同成分TWIP钢的层错能.根据形成六方马氏体所需层错能,设计TWIP钢的成分,经不同处理后获得应变诱发六方马氏体与淬火马氏体,探讨不同方法获得的马氏体对力学性能的影响.所设计钢经处理后,性能最佳者的抗拉强度达1GPa,延伸率为60%,完全满足第三代汽车用钢的要求.     

冷轧Fe-Mn-Si合金的形状记忆效应与淬火温度的关系

本文利用形状记忆效应(SME)测量及透射电镜(TEM)观察,研究了Fe-Mn-Si合金冷轧样品的形状记忆效应随淬火温度的变化关系。发现随淬火温度不同,预存ε马氏体形态也发生变化,从而表现出不同的形状记忆,经550℃淬火处理后,SME最高。TEM观察显示ε马氏体和奥氏体之间取向关系为(111)_(?)//(0001)_(?),[011]_(?)//[11(?)0]_(?),而且ε片内往往包含大量不全位错,这意味着ε马氏体的形成与层错的重叠密切相关。     

Fe-Mn-Si-Cr-Ni 系形状记忆合金 γε 相变温度与成份的关系

对现有ＦｅＭｎＳｉ、ＦｅＭｎＳｉＣｒＮｉ系形状记忆合金的成份和γε马氏体相变温度的实验测定数据进行了多元线性回归处理,建立了马氏体相变温度Ｍεｓ、Ａεｓ以及相变热滞（Ａεｓ－Ｍεｓ）与合金成份之间的定量经验关系．结果表明：Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ元素均降低相变温度Ｍεｓ和Ａεｓ;但Ｓｉ明显使其升高．同时表明此类合金中的Ｓｉ、Ｃｒ含量增加,合金的相变热滞增大．这一结果为此类合金的成份设计提供了依据．     

Fe—Mn—Si—Cr—N形状记忆合金应力诱发马氏体量的测定

通过X射线衍射峰位置和强度的计算,可以测定Fe-Mn-Si-Cr-N形状记忆合金中应力诱发马氏体（ε相）体积分数。选择既不重叠又有足够强度的奥氏体的{111}r、{200}r和马氏体的{101}ε衍射峰用于定量测定γ相和ε相的含量,并以定量金相结果进行了验证。结果表明,该合金的应力诱发马氏体的体积分数fhcp和应变量之间符合Olsen和Cohen用于Fe-Cr-Ni合金的指数关系：fhcp=1-exp{-β[1-exp(1αη)]^n},拟合的参数α、β和n分别为12.5、2.2和0.5,其中n值与Fe-Cr-Ni合金的n值（4.5)不同,表明Fe-Mn-Si基合金在较小的应变量下就可获得比Fe-Cr-Ni合金大得多的应力诱发马氏体量,原因可归结于两种合金的相变机制不同。实验和拟合结果也证实了Olsen和Cohen认为的在Ms点以上不能通过应力诱发得到100%的马氏体。     

Fe—Mn—Si基形状记忆合金的奈尔温度（TN）对马氏体相变...

用静电音频内耗仪测量了Ｆｅ－３０．３Ｍｎ－６．１Ｓｉ,Ｆｅ－２９．０５Ｍｎ－６．２７Ｓｉ－ＲＥ,Ｆｅ－２６．４Ｍｎ－６．０２Ｓｉ－５．２Ｃｒ形状记忆合金在１５０￣６００Ｋ温度范围的内耗及模量变化,确定了三种合金的ＴＮ温度及Ｍｓ温度,通过计算ε→γ相变内耗峰的面积,研究了奈尔温度ＴＮ对γ→ε马氏体相变的影响。结果表明,合金成分显著地影响ＴＮ温度,其中ＲＥ和Ｃｒ均降低ＴＮ温度。随着ＴＮ温度的降低,Ｍｓ