关于马氏体相变机制的研究

对马氏体相变理论的研究情况进行了概括而粗浅的评价,指出,马氏体相变的切变机制并不成熟,存在认识上的误区。应开展新的关于马氏体转变机制的研究,开创马氏体相变理论研究的新局面。     

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。     

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。     

马氏体相变切变机制的现代试验验证和切变能的计算——再评“马氏体相变的非切变机制”

遴选了马氏体相变切变机制的现代试验结果,证明马氏体相变切变机制的正确性.在诸多有色合金中马氏体相变产生的切变能相对相变驱动力而言较大,但母相弹性常数的测定表明,马氏体相变时母相的弹性常数在特定方向将产生软化(对应切变方向),由此可有效地降低马氏体相变的切变能,从而得以使马氏体相变以切变形核.透射电镜的观察表明,层错迹线被单变体马氏体切过后将变成折线,并且试验测定的切变角与理论切变角很好地符合.透射电镜高分辨像揭示了马氏体/奥氏体界面处存在过渡区.这些区域的原子约从fcc奥氏体(111)面上的位置切变位移了50％,这是不同于扩散型相变的贝氏体/奥氏体界面.随后介绍了徐祖耀计算Fe-C合金马氏体相变切变能的方法.最后,指出了“马氏体相变非切变机制”理论提出者刘宗昌等由于对前人工作缺乏深入了解,在错误的物理概念基础上来计算马氏体相变切变能,导致错误结论.     

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。     

马氏体转变(八)

4马氏体相变晶体学马氏体相变晶体学的研究和转变机制的提出可以追溯到上世纪三十年代,人们一直在重视这方面的研究,具有划时代意义的是晶体学表象(或唯象)理论的提出。尽管它至今还不能用于预测和计算板条马氏体和(225)γ马氏体—晶体学特征。马氏体相变的晶体学的研究会提供马氏体发生相变时晶体结构的变化过程,从而对揭示相变的物     

三评马氏体相变的切变机制

从热力学、晶体学、表面浮凸等方面逐一对切变机制进行了理论探讨及试验观察分析,从多角度、多方面综合分析了马氏体切变机制存在的缺陷。研究发现马氏体相变的切变机制缺陷:①各种晶体学切变模型的切变过程需要极大的切变能量,在208~320 kJ/mo之l间,为相变驱动力所不及。切变机制的相变阻力太大,约2.335 kJ/mol,相变驱动力难以克服相变阻力完成切变过程;②各种晶体学切变模型均与实际不符;③表面浮凸是试样表面的过冷奥氏体转变产物的一种普遍表象,马氏体表面浮凸跟珠光体、贝氏体的浮凸比较,没有特殊之处,呈帐篷形,不具备切变特征。表面预先划痕在马氏体形成后出现断裂、弯曲,并非连续的折线,呈非N形。马氏体切变机制应予摈弃,建立马氏体相变新机制。     

钢中相变的自组织

为深入探讨材料科学理论，研究钢中的相变机制，应用科技哲学的观点分析论述了钢的系统自组织特性，认为钢中的相变具有自组织功能和非线性相互作用。分析了钢在珠光体分解，马氏体转变，贝氏体转变等相变机理，组织形态等方面的自组织及其复杂性，认为相变控制一元化，组织形貌多元化，共析分解是个自组织过程，具有铁素体和渗碳体互为领先相的整合机制，马氏体相变首先产生“准马氏体”形式的结构涨落，通过位错或层错的运动，迅速放大这种涨落，使得原结构失稳，建构一种新结构，即马氏体晶体结构；以孪生切变完成马氏体相变，应当有孪生涨落，放大这种涨落，则以孪晶构成马氏体晶核。贝氏体转变在孕育期内，通过落涨必然形成贫碳区和富碳区；上贝氏体和下贝氏体有不同的转变机制，当然也有各自的转变动力学曲线，实际上各种组织的形貌都是形形色色的。     

四评马氏体相变的切变机制

重点解析了马氏体相变的阻力,在不考虑切变的情况下,具体计算了纯铁和铜合金的马氏体相变阻力,算得纯铁和铜合金的马氏体相变阻力分别为936 J.mol-1、36.18 J.mol-1。此马氏体相变驱动力只能用来克服切变能以外的相变阻力,推动马氏体形核长大;马氏体相变若以切变方式进行,则阻力太大,相变驱动力远远不足以完成切变。切变机制不符合省能原则。     

TC4钛合金电子束焊接接头相变的热力学特征

阐明了TC4钛合金电子束焊接接头相变的热力学特征,从热力学角度分析了TC4钛合金电子束焊接接头在不同的热处理条件下形成不同组织结构的机制,为通过改变热处理制度控制TC4钛合金电子束焊接接头相变的方法,提供了理论基础.结果表明,TC4钛合金电子束焊接接头的相变驱动力来源于新相马氏体和母相的化学自由能差,形成的马氏体贯穿整个晶粒,并且其取向呈一定的角度;低于MS点的焊后热处理只能使马氏体长大,而高于MS点的焊后热处理不仅使马氏体长大,还使部分β相成为饱和固熔体,并残留在马氏体片层之间.     

22MnCrNiMo高强钢连续冷却过程中的马氏体相变行为

利用热膨胀相变仪、光学显微镜、扫描电镜及高分辨透射电镜研究了 22MnCrNiMo钢过冷奥氏体在不同冷速下的相变产物及其相变机制.结果表明:冷却速度在2～20℃/s范围内时,相变产物是板条马氏体和针状马氏体,整个马氏体相变分为板条马氏体形成阶段(315～400℃)和针状马氏体形成阶段(230～315℃).在连续冷却过程...     

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。     

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     

自然辩证法指引固态相变研究

简述了自然辩证法在材料科学研究中的指导作用。应用自然辩证法的哲学观点,修正了固态相变理论的一些重要概念;批驳了不当的学说,以促进珠光体转变、贝氏体转变、马氏体相变机制新理论的形成。     

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）进行发对比，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。     

TiNi形状记忆合金薄膜马氏体稳定化研究

采用DSC法研究了TiNi合金薄膜变形后的相变行为及影响机制,结果表明变形导致TiNi薄膜马氏体发生稳定化现象,即TiNi薄膜第一次逆相变滞后,逆相变温度升高.但马氏体稳定化现象在经过一次完全相变循环后消失,且马氏体相变温度降低.变形引起TiNi合金薄膜相变行为的变化与马氏体变体储存的弹性应变能和相变不可逆能变化相关.     

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。     

Cu-Zn-Al合金中马氏体穿晶界生长过程的动态观察

合金中的马氏体是晶体点阵切变的产物,对于多晶材料,马氏体通常在各个晶粒中形核长大,但不跨越晶界,然而在Cu-Zn-Al形状记忆合金的研究中,我们观察到了马氏体穿晶界生长现象。记忆合金中的马氏体相变具有热滞后和驱动力小等特点,称为热弹性马氏体相变,马氏体穿晶界生长可能也是这类相变的一个特征。该现象既涉及马氏体相变理论本身,又与晶界问题密切相关,应该成为一个有趣的研究课题。     

新型铁磁马氏体相变材料研究取得新进展

铁磁马氏体相变材料具有磁驱大应变、磁驱形状记忆、磁驱超弹性、大磁电阻、大磁熵变、相变相关霍尔效应、相变相关交换偏置等丰富的物理行为,成为当今凝聚态物理和材料科学的研究热点之一。在传统马氏体相变中,体系通过非扩散、位移型晶格切变而发生一级马氏体相变,其诱发因素通常为温度和应力。铁磁马氏体相变材料发生相变时,晶体结构和磁结构同时发生变化。如果两磁性相的饱和磁化强度差异（AM）较大,则可使得外磁场成为驱动马氏体相变的一个新物理量。因此,获得大的AM成为磁相变材料领域的一个重要研究目标。     

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...