利用MATLAB5.3对马氏体相变表象晶体学B-M理论的计算

利用MATLAB5 3对马氏体相变晶体学表象理论中的B M理论做了计算。结果表明 :计算值与实验值基本相符 ,偏差小于 4°。更重要的是 ,它的编程比C和FORTRAN语言要简便得多。

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氏体形貌和{252}_f相变独特的晶体学特性。对于重要的理论预测,提供了新的试验证据;从切-转机制理论观点,对表象晶体学理论成功和失败以及{3 15 10}_f→{2 52}_f过渡进行了讨论。

马氏体相变的晶体学特征—不变平面应变

自20世纪20年代以来,基于马氏体相变产生的浮凸和在母相中预先刻制的直线变成在相界面上连续的折线,提出了以切变为基础的马氏体相变的晶体学特征—"不变平面应变"的概念。随后,以该概念为基础建立了马氏体相变晶体学表象理论(PTMC)。然而,刘宗昌等基于相同的实验,即马氏体相变后的直线刻痕仍为直线和浮凸形态为帐篷形,分别在2010年和2013年《热处理》杂志上发表文章,否定马氏体相变的"切变"机制进而否定马氏体相变的"不变平面应变"。如所周知,否定马氏体相变的"切变机制"就是否定"不变平面应变",因此刘宗昌等于2013年发表的文章彰显出他们的轻率。本文作者已在3篇文章中列举用原子力显微镜和透射电镜观察的结果驳斥了他们的错误观点,至少可以说,他们没有理解我们文章中的实验和理论。为此,本文再次引用Yang和Wayman的透射电镜实验结果,即单变体马氏体使预存在的层错迹线(直线)变成折线,而自协调的多个马氏体可使迹线仍为直线;单变体马氏体的浮凸为N形,但多变体马氏体的浮凸可以是帐篷形或更为复杂的形态,由此可以说明刘宗昌等错误观点的原因。最近,本文作者及其合作者基于PTMC计算了Mn80Fe15Cu5热弹性合金马氏体相变的惯习面,并与实验结果相符,由此确认了"不变平面应变"是马氏体相变晶体学特征的正确性。

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.

利用W-L-R理论对{225}_f马氏体转变的晶体学计算及其修正

分析了马氏体相变表象晶体学W-L-R理论不适用于{225}_f马氏体转变的原因,并作了修正,结果表明,修正后的W-L-R理论较成功地预测了不同合金的{225}_f马氏体转变,惯习面的理论预测值均与实验值符合较好,误差小于3.2°。

马氏体相变晶体学概述(一)

阐明马氏体相变的惯习面、位向关系和亚结构等晶体学特征是马氏体相变研究的重要内容之一。金属材料马氏体相变的位向关系有K-S关系、N(或N-W)关系,G-T关系和Burgers关系等,相应的经典切变模型为K-S模型、N模型、G-T模型和Burgers模型。但这些模型均不能解释相变的表面浮凸和惯习面问题。以不变平面应变为基础的马氏体相变晶体学表象理论,即P1=RBP或P1P2=RB,能成功预测许多马氏体相变的晶体学特征。其不变线S的获得和求取是表象理论的关键,通过S的逆分解可以求解相变的惯习面和位向关系,结果与实验测定值相吻合。然而,应用上述理论求解板条马氏体和(225)f马氏体的晶体学特征的努力并不成功。近二三十年来,发展了晶体学理论的双点阵不变切变模型,F=RPS2S1。由此出发,能够说明板条马氏体和(225)f马氏体的晶体学特征。此外,简单介绍张文征等学者的一些马氏体相变晶体学方面的研究成果。

用马氏体相变B-M表象理论对西山关系的初步分析

用马氏体相变表象B -M理论对Fe -3 1%Ni合金做了初步计算 ,认为B -M理论的简单切变面和切变方向需要通过非常复杂的试探计算才能进一步确定 ,而且与k -s模型的假定切变面和切变方向并不等价 。

马氏体相变晶体学概述(续二)

5 钢中板条马氏体的晶体学上述的表象理论已能很成功的预示计算许多马氏体转变的晶体学特征，包括钢中惯习面为（259）的片状马氏体在内，但不能很好说明钢中板条马氏体和{252}片状马氏体的晶体学特征。对低碳低合金钢淬火至室温得到的板条马氏体而言，其相应的亚结构不是孪晶而是高密度位错。由于不能获得与相当数量残留奥氏体共存的板条马氏体，于是难以准确求得晶体学位向关系和惯习面，这样，关于板条马氏体的晶体学特征的报导会有偏差。

MnFeCu反铁磁形状记忆合金中FCC-FCT马氏体相变晶体学

反铁磁MnFeCu合金的形状记忆效应来自于FCC-FCT马氏体相变。相比于其他合金,MnFeCu合金体系的点阵畸变度较小。通过极小形变近似理论计算点阵不变形变为孪晶切变的FCC-FCT马氏体相变的相关晶体学参数,得到形式简单的解析解,与实验测量结果相吻合。比较ID近似理论计算结果与经典的WLR理论计算结果,可以发现前者是后者的高阶近似,在点阵畸变度较小的情况下,两者的精度几乎相同。由此可见,对于点阵畸变度较小的合金体系,应用ID近似理论预测相变晶体学极其便利,可以给出形式简单且精度较高的解析解。

马氏体相变Bowles-Mackenzie理论的简化计算

对传统的马氏体相变的Bowles-Mackenzie表象理论(简称BM理论)的推导过程进行了改进。计算过程中,采用了与BM理论不同的数学处理方法,使计算过程简化直观。利用作者提出的计算方法对Fe-31Ni合金的马氏体相变晶体学进行了计算,计算结果与利用传统理论计算的结果完全一致。

沉淀相变晶体学模型的研究进展

相变晶体学是对工程材料进行组织设计的重要理论基础．本文综述了国内外沉淀相变晶体学模型的最新研究进展,对各个模型的使用前提、适用条件、求解思路以及自身的局限性分别进行了评述;通过比较不同模型在求解能力方面的差异,指出采用 O线模型和近重位位置模型相结合的方法将为理解相变晶体学特征提供更有力的理论工具．

铜基形状记忆合金马氏体变体之间关系的表象理论计算与群论分析

运用马氏体相变的表象理论计算了铜基形状记忆合金中马氏体变体的惯习面，利用群论原理分析了变体之间可能存在的界面类型.将表象理论计算结果与群论分析结合起来，得出马氏体24个变体之间存在着反映孪晶、180°旋转孪晶、120°旋转孪晶和90°旋转孪晶等4类孪晶关系以及23种界面类型．

马氏体相变切变机制的实验和理论研究——评刘宗昌等的马氏体相变非切变机制

刘宗昌等学者近几年相继在国内杂志发表了有关马氏体相变非切变机制的论文,并将这些论文作为他们2012年出版的《马氏体相变》一书中的主要创新内容予以强调。他们否定已被国际公认的马氏体相变切变机制的主要依据有两条:1)马氏体相变切变机制缺乏实验基础,即缺乏现代实验技术,如透射电镜(TEM),原子力显微镜(AFM)的实验证明;2)根据他们的计算,马氏体切变能太大,相变驱动力无法克服切变能。本文作者首先结合马氏体晶体学表象理论(PTMC)给出论证马氏体相变切变机制的TEM和AFM实验;随后介绍徐祖耀提出的计算马氏体相变切变能的方法;最后评论刘宗昌等的论断和切变能的计算方法。

Landau理论研究TiNi顺磁合金热/强磁场耦合下的马氏体相变

利用改进后的Landau理论模型研究了顺磁TiNi合金在热/强磁场耦合作用下的马氏体相变行为.利用第一原理计算.了TiNi合金在不同相变剪切应变(序参量)下的Fermi面态密度,得到相变过程中磁化率和磁自由能的变化,把磁场效应引入到Landau模型中.结果表明,稳恒强磁场可使顺磁材料的相变温度(M_s和T_0)出现突变性的升高,这主要是因为相变驱动力随磁场增强而呈二次曲线上升规律.另外,因强磁场下马氏体变体之间的自由能差急剧增大,导致磁场对变体的促进和抑制作用变得明显,出现取向生长现象.在5 T稳恒强磁场下的TiNi合金相变实验中,利用TEM观察到了一些变体以相互垂直的二变体形式出现(即取向生长),证实了模型的结果.

马氏体相变的一维金兹堡-朗道理论

改进了 Falk提出的马氏体相变的一维金兹堡 -朗道理论 ,在体系自由能中加入了马氏体周围母相的应变能 ,由此推出了一个 4阶金兹堡方程 ,其中有约化温度 t与约化母相弹性模量 p两个重要参数 .方程的两类解分别代表表面马氏体和孪晶马氏体的形核 .两种马氏体的形成与参数 t和p密切相关 :当固定 p而降低 t时 ,表面马氏体将先于孪晶马氏体出现 ;当固定 t而增加 p时 ,孪晶马氏体形成的起始温度下降 .按此修正 G- L理论所得到的解比 Falk的解更符合实际马氏体相变的形核过程 .

BM理论优化计算在Ti-49.8Ni合金Ⅱ型孪晶马氏体相变中的应用

针对原始马氏体相变晶体学唯象理论中Bowles-Mackenzie理论存在的计算过程复杂的不足,提出了利用矢量的旋转操作来对其进行简化的改进方法,该方法使计算过程更简洁直接.利用该方法对Ti-49.8Ni合金<011>Ⅱ型孪晶中从B2到单斜B19'的马氏体相变的惯习面、切变方向、宏观形变量进行了计算,计算出的马氏体惯习面与Matsumoto所得实验值非常接近,偏差仅为3.2°.

马氏体相变研究的进展(一)

概述对马氏体相变基本特征认识的进程 ,以及与马氏体相变密切相关的形状记忆材料的发展。对马氏体相变热力学、动力学、晶体学、形核 -长大、非线性物理模型以及形状记忆效应、伪弹性和伪滞弹性研究进展作了总结。对马氏体相变的继续研究和应用作了展望。全文分两期发表。

非热弹性马氏体相变的细观本构模型

为了更清楚地认识铁基合金经受非热弹性马氏体相变的本征特性,在细观尺度对非热弹性马氏体相变进行了研究.基于马氏体相变晶体学和内变量本构理论建立了非热弹性马氏体相变的细观本构模型.该模型采用微区相变应变、奥氏体及马氏体的塑性应变表征宏观的非弹性响应,把奥氏体和马氏体变体的等效塑性应变率和体积分数变化率作为内变量描述微观结构变化.模型采用J2流动理论描述微区塑性流动,与采用晶体塑性的描述方法相比模型更简单,且更适用于工程计算.单晶奥氏体单变体简单剪切的模拟结果表明:随着应变的增加,先发生奥氏体塑性变形,进而发生相变,马氏体体积分数与应变呈线性关系;温度较低时易发生马氏体相变并使得材料的强度提高.

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。

马氏体相变研究的进展(二)

概述对马氏体相变基本特征认识的进程 ,以及与马氏体相变密切相关的形状记忆材料的发展。对马氏体相变热力学、动力学、晶体学、形核 长大、非线性物理模型以及形状记忆效应、伪弹性和伪滞弹性研究进展作了总结。