原子力显微镜在马氏体相变浮突研究中的应用

用原子力显微镜在大气环境中对Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃ合金中的马氏体浮突进行了观察和定量测量。结果表明，原子力显微镜既可清楚地观察浮突形貌，又可定量测量其高度和形状变化，从而提出了一种研究相变浮突的新方法。     

铜基形状记忆合金马氏体相变宏观形状应变特征

利用X射线衍射仪、透射电镜、扫描电镜、原子力显微镜等研究了Cu-18Al-9Mn-3.4Zn(摩尔分数,%)形状记忆合金的马氏体晶体结构、亚结构以及马氏体相变宏观形状应变特征.结果表明:该合金的马氏体晶体结构为18R结构,亚结构为层错;单变体马氏体表面浮凸呈"( ) "型,浮凸高度为400～500nm,浮凸宽度为2 000～2 400 nm;多变体马氏体表面浮凸呈"N"型和"山尖"型,浮凸高度为200～400 nm,浮凸宽度为1 000～1 800nm;浮凸角均为8°～12°;马氏体相变符合G-T模型的双切变特征,惯习面为(113)面.     

贝氏体与马氏体相变及应用的研究

系统总结了清华大学相变及复相新材料研究组近年来在贝氏体相变领域关键性的最新研究成果，包括三维巨型及纳米台阶存在的客观性和普遍性，台阶阶面的可动性，贝氏体条的内部超精细结构，贝氏体浮突的特征及本质，贝氏体碳化物的来源及形成模型，马氏体浮突的扫描隧道显镜及原子力显微镜研究。     

Fe-15Ni-0.6C合金马氏体浮凸及相变新机制

对预先抛光的Fe-15Ni-0.6C合金试样进行真空热处理,随后用Nano First-1000型扫描隧道显微镜和QUANTA-400型环境扫描电镜对未经浸蚀的试样进行观察分析,发现,Fe-15Ni-0.6C合金马氏体片的浮凸为帐篷形（∧型）,浮凸最高高度为43~96 nm。分析认为,马氏体表面浮凸是由于过冷奥氏体转变为马氏体时比体积增大、体积膨胀造成的,而非切变所致。对浮凸高度进行了理论计算,结果表明,马氏体线膨胀量比实测的浮凸高度大,计算的浮凸平均高度为162 nm,是膨胀过程受阻所致。浮凸非N形,是帐篷形,不具备切变特征,马氏体的切变机制缺乏实验依据,也与实际不符。提出了马氏体相变新机制。     

Cu－Zn－Al合金中马氏体和贝氏体浮突的原子力显微镜研究

首次采用原子力显微镜（ＡＦＭ）对Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金中的马氏体浮突和贝氏体浮突进行了定量观测。在此基础上，将ＡＦＭ的测量结果与马氏体相变表象理论（ＰＴＭＣ）进行了对比，发现马氏体浮突角与ＰＴＭＣ理论相符合，而贝氏体浮突角与ＰＴＭＣ理论不符合，说明贝氏体相变机制与马氏体不同，不可能是切变机制；同时发现贝氏体浮突是一组贝氏体亚单元所造成的浮突组成的浮突群     

双相不锈钢中表面浮凸的测量与表征

在马氏体相变表面浮凸测量的传统手段基础上,发展了双面金相位移合成法;综合运用原子力显微术（AFM）和背散射电子衍射技术（EBSD）,对双相不锈钢中铁素体/奥氏体相变伴随的表面浮凸进行了系统的测量,包括奥氏体片条与铁素体基体的位向关系、惯习面取向以及产生浮凸的位移矢量和最大浮凸角,并用O线模型进行了初步的解释.     

Fe-Mn-Si形状记忆合金马氏体相变宏观形状应变特征

利用原子力显微镜(AFM)研究了Fe-20Mn-5Si-8Cr-5Ni-0.05N合金马氏体相变、逆相变宏观形状应变.结果表明:应力诱发γ→ε马氏体相变表面浮凸为单倾"N"型;预变形量小于6%时浮凸呈平行态分布,大于6%时出现交叉态分布,且其高度、宽度远小于同变形量条件下平行态分布的浮凸.平行态表面浮凸呈现良好的热恢复性能,交叉态表面浮凸的逆转变量很小.     

近几年马氏体相变研究的进展

综合整理了近年来马氏体相变试验研究的新成果.认为马氏体相变切变过程缺乏热力学可能性.指出马氏体在晶界、相界面、位错等缺陷处形核,并非共格切变过程.发现板条状马氏体、片状马氏体中均存在堆垛层错亚结构；高密度位错、孪晶、堆垛层错亚结构的形成并非切变所致；马氏体形貌的演化系应变能起主导作用,与切变无关；马氏体表面浮凸是相变比...     

马氏体相变理论研究的最新进展

马氏体相变的切变机制存在误区,研究马氏体相变的形核、长大、组织形貌及亚结构等具有重要理论价值和实际意义。本文综合整理了近年来马氏体相变试验研究的新成果,指出马氏体在晶界、相界面、位错等缺陷处形核,并非切变形核;发现板条状马氏体中存在层错亚结构。位错、孪晶亚结构的形成也非切变所致;马氏体组织形貌的演化与应变能有密切关系;马氏体表面浮凸是相变比体积增大所致,N型切变缺乏试验依据。     

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。     

CRYSTALLOGRAPHIC ANALYSIS OF THE LATH MARTENSITE TRANSFORMATION IN Fe-Ni-Mn ALLOY

1.IntroductionBased on the concept of an invariant plane strain (IPS), phenomenological theory of martensite transformation (PTMT) is established[1-3]. In this case, an invariant plane is obtained by self-accommoda-tion effect between different martensitic variants, and the formula which reveals this self-accommoda-tion effect can be written as …     

板条马氏体的宏观点阵变形特征及其相变晶体学研究

利用原子力显微镜观察并配合透射电子显微镜研究了板条马氏体的宏观点阵变形特征及其相变晶体学。结果表明：板条马氏体的同位向束的表面浮凸即“浮凸束”,是由若干个平行排列的“切变基元”堆垛而成,“切变基元”浮凸为不规则“N”型;单变体板条马氏体即马氏体板条的表面浮凸呈不规则“篷帐”型;马氏体板条的浮凸高度远低于{31015}f孪晶马氏体。建立了板条马氏体切变基元的形成模型。     

马氏体相变切变机制的实验验证——兼评刘宗昌教授马氏体相变的非切变机制

马氏体相变是无扩散的位移型相变,对于一个给定的材料,由切变产生的表面浮突是马氏体相变的主要特征之一,它对应唯一的切变角。因此,通过实验确定的切变角与马氏体晶体学表象理论（PTMC）预测的理论切变角进行对比,可以验证马氏体相变的切变机制。本文列举了几个例子来验证马氏体相变的切变机制。在这些例子中,首先原子力显微镜被用于精确测定马氏体相变的浮突角,然后基于表面浮突角计算出相变切变角,最后将计算的相变切变角与PTMC预测的理论切变角进行比较,由此验证马氏体相变切变机制的正确性。本文所举例子足以否定刘宗昌教授的马氏体相变切变机制缺乏实验依据的观点和马氏体相变非切变机制的结论。     

利用AFM观测{3,10,15}f马氏体相变形状应变特征

利用原子力显微镜对{3，10，15}f马氏体形状应变特征进行了观察与定量分析。实验结果表明：{3，10，15}f全孪晶马氏体形状应变呈“ ”型或“N”型，切变线为直线，马氏体与母相边界平直，为“不变直线”；母相未见任何塑变痕迹，表现出变体间良好的自协作效应；此外，{3，10，15}f马氏体表面浮凸形貌真实反映了其马氏体组织形貌。AFM对马氏体相变形状应变特征的观测更直观、准确和真实。     

用原子力显微镜研究铜合金微生物的腐蚀行为

用原子力显微镜(AFM)研究了HSn70-1A、HSn70-1B和HSn70-1AB等3种铜合金在硫酸盐还原菌(SRB)菌液中的微生物腐蚀行为.结果表明,3种铜合金表面形成的生物膜形貌各不相同.HSn70-1AB合金表面生物膜的粗糙度大于其余两种合金,表明其生物膜最不均匀.去除生物膜后,3种样品的腐蚀形貌也小相同,粗糙度均有所增加,这是微生物腐蚀作用的结果.研究证实,AFM的定量分析能力是研究材料微生物腐蚀的重要手段.     

AFM study of microbial colonization and its deleterious effect on 304 stainless steel by Pseudomonas NCIMB 2021 and Desulfovibrio desulfuricans in simulated seawater

The biofilm colonization dynamics of Pseudomonas NCIMB 2021 and Desulfovibrio desulfuricans (ATCC 27774) on 304 stainless steels (304 SS) was evaluated using atomic force microscopy (AFM) in simulated seawater-based media under aerobic and anaerobic conditions. Results showed that the biofilm formed on the coupon surface by the two strains of bacteria increased in the coverage, heterogeneity and thickness with exposure time, thus resulting in the deterioration of the steel substratum underneath the biofilm in the form of pitting corrosion. The depth of pits induced by D. desulfuricans was larger than that by Pseudomonas NCIMB 2021, which was mainly attributed to the enhanced corrosion of 304 SS coupons by the biogenic sulfide ions, as revealed by the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Tafel polarization curves. AFM was also used to determine cell attachment/detachment processes of the Pseudomonas and D. desulfuricans bacteria on the coupon surface by quantifying the tip-cell interaction forces. The interactive forces between the tip and the bacterial cell surface were considerably smaller than those between the tip and the cell-cell interface due to the accumulation of extra-cellular polymeric substances (EPS) for both strains. Furthermore, the adhesion forces over the Pseudomonas cells were verified to be more attractive than those of D. desulfuricans due to the former being a slime-producer.     

基于AFM的纳米测试技术在机械领域中的应用

简要介绍了AFM的基本原理及操作模式。系统地阐述了AFM在国内外机械领域的发展现状，并进行了展望。     

AFM Study on Reliability of Nanoscale DLC Films Deposited by ECR-MPCVD

IN the last twenty years,amorphous carbon film due toits particular diamond-like performance has beenattracting much attention.As the deposition process isgradually perfected,the DLC film,with highmechanical hardness,chemical inertness,opticaltransparency,and its wide band gap,is becoming thefocus of thin film area I1>21.At present,DLC film haswidespread applications for its peculiarities ofdecoration and function,such as optical windows,magnetic storage disks,biomedical coatings,micro-elec…