扫描隧道显微镜研究Cu—Zn—Al合金中贝氏体及其浮突

用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）在大气中研究了Ｃｕ－２７．２Ｚｎ－４．７Ａｌ合金中贝氏体的精细结构及浮突形态。在浮突和腐蚀后的组织上都发现，Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金中的贝氏体确是由亚片条和亚单元所组成。进而为贝氏体相变机制的深入研究提供了重要实验基础，在此基础上给出了Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金中贝氏体的结构模型。     

贝氏体和马氏体浮突的扫描隧道显微镜研究

本文首次用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）研究了Ｆｅ－Ｃ－Ｃｒ钢中贝氏体和马氏体浮突的形态，利用ＳＴＭ所独具的优异的纵向分辨率，发现贝氏体浮突实际上是贝氏体的亚片条，亚单元及超亚单元造成的表面浮突所组成的浮突群，完全不符合马氏体浮突的不变平面应变特征，说明了贝氏体相变不可能按切变机制进行。     

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。     

Cu－Zn－Al合金贝氏体组织的扫描隧道显微镜研究

首次在大气环境下采用扫描隧道显微镜ＳＴＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）对Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金的贝氏体组织进行了研究，在贝氏体内部观察到以前从未发现的精细组织结构－亚单元。亚单元形状规则，其表面存在结构起伏。     

Cu－Zn－Al合金初生态贝氏体的台阶普遍性

利用透射电镜（ＴＥＭ）观察了三种不同成分的Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金在不同等温温度（２５０，３００，３５０℃）下形成的贝氏体的显微结构．结果发现，三种合金在不同温度形成的贝氏体初生态的宽面及端面均存在三维形态的台阶，但无层错亚结构，表明台阶在Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金贝氏体中是普遍存在的，贝氏体的生长属扩散控制的台阶长大机制．     

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     

Cu－Zn－Al合金等温转变产物的形态及其精细结构

通过ＴＥＭ及ＳＥＭ分析研究了Ｃｕ－２５．９ｗｔ％ｚｎ－４ｗｔ％Ａｌ合金在２００～１００℃范围内等温过程中析出相的形态及内部结构的变化。初生α＿１片（贝氏体）有生长台阶，内部无层错。在其生长的第二阶段出现层错，界面处有生长台阶。第三阶段界面弯曲，层错逐渐消失，代之以位错网。片状α＿１逐步转变为块状平衡α相。实验证明，α＿１片的相变特征与各种切变长大机制不符，属扩散控制的台阶长大机制。     

Cu—Zn—Al合金贝氏体及马氏体表面浮突的扫描隧道显微镜研究

首次用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）观察了ＣｕＺｎＡｌ合金的贝氏体和马氏体表面浮突，发现贝氏体浮突是由许多亚单元组成的浮突群，单个亚单元浮突呈“Ｖ”型，不同于马氏体相变不变平面应变的“Ｎ”型浮突，从而说明贝氏体不可能切变形成。同时在实验结果的基础上，提出了贝氏体激发形核－台阶生长的形成机制     

Cu—Zn—Al合金逆形状记忆组织的电镜观察

用透射电镜观察了Cu-Zn-Al合金中逆形状记忆的贝氏体组织。在外加约束应力作用下,逆记忆量可以提高一个数量级,贝氏体片侧相界面的抛物线轮廓和贝氏体片交叉曲折的现象说明了贝氏体展宽是扩散控制的切变过程。     

贝氏体表面浮凸及其形成机制

将3mm厚的工业用60Si2Mn、60Si2CrV和22MnCrNi钢试样抛光后在真空炉中加热到1100℃奥氏体化，保温40min，炉冷。不经浸蚀，分别采用QUANTA-400环境扫描电镜、Nanofrist-1000扫描隧道显微镜和光学显微镜观察试样，发现，贝氏体相变过程中产生了表面浮凸，表面浮凸为“帐篷形”（“A”型），并认为贝氏体表面浮凸的产生，是由于过冷奥氏体转变为贝氏体时比体积增大，且试样表面层体积膨胀不均匀造成的。     

Fe-0.3C-3Mn-2Ni-2Si中贝氏体表面浮突效应的原子力显微镜研究

利用原子力显微镜(AFM)对Fe-0.3C-3Mn-2Ni-2Si(质量分数,％)合金中315℃等温贝氏体相变的表面浮突效应及相应区域的微观组织进行了对比观察.结果表明,伴随贝氏体相变的帐篷型表面浮突效应完全是新相长大过程中的形状应变所引起;贝氏体铁素体最小结构单元的表面浮突为帐篷型,不同于单倾型马氏体浮突,不可能以切变方式形成,它的两浮突角在8-10°之间.扩散台阶机制可以解释上述现象.     

一维Cu-Zn-Al合金纳米结构的制备

在常温常压下以Cu-Zn-Al合金为基体，用混合酸适当处理，制得了两种不同形貌、结构新颖的一维合金纳米结构。通过透射电子显微镜对它们的形貌和结构进行观察，发现其为中空圆柱结构，接近纳米管，但管壁较厚，中空程度小。根据EDX以及选区衍射确定了产物为一维Cu-Zn-Al合金纳米结构。初步分析了一维Cu-Zn-Al合金纳米结构的形成机理。     

Cu-Zn-Al合金贝氏体的亚单元及其激发形核、台阶生长

利用透射电镜(TEM)观察到Cu-Zn-Al合金贝氏体的亚单元结构，其形状、大小及分布规律与扫描隧道显微分析(STM)的结果一致，亚单元上有台阶存在，表明它们是通过台阶机制生长的，亚单元是通过激发形核的，观察到三种类型的激发方式：面-面激发、边-边激发及边-面激发，Cu-Zn-Al合金的贝氏体相变为激发形核-台阶生长过程。     

热处理对Cu-Zn-Al形状记忆合金显微组织及回复率的影响

制备了Cu-27Zn-4.6Al(质量百分数)形状记忆合金,采用不同的工艺参数进行热处理.通过显微组织观察、XRD物相分析、形状回复率测试等对不同热处理后的样品进行了分析研究.结果显示,在850℃固溶淬火后出现板条较细小、界面平直清晰的典型马氏体组织;随着固溶温度的升高,合金的晶粒逐渐变大,形状回复率先增大后减小,850℃时达到最大.     

一维Cu-Zn-Al合金纳米结构的低温制备

在常温常压下，利用简单的化学方法成功地在铜锌铝合金基体上生长出长1600nm，直径40nm的一维Cu-Zn-Al合金纳米结构。利用扫描电镜(SEM)，透射电镜(TEM)，能量分散X射线(EDX)等研究了这些一维纳米结构的微观形貌和结构。该方法合成的一维Cu-Zn-Al合金纳米结构具有纯度高，管径均匀等特点。初步探讨了一维Cu-Zn-Al合金纳米结构的低温生长机理。     

贝氏体相变机制的研究进展

简要地总结了清华大学贝氏体相变研究组在贝氏体相变领域的主要研究成果。包括以下方面 :①利用TEM、AFM、STM发现了钢及有色合金中的贝氏体超精细结构 ;②利用STM发现贝氏体表面浮突大多是由与超亚单元相对应的“帐篷型”小浮突群组成的 ;③利用TEM和STM证实了三维巨型台阶存在的普遍性和可动性 ;④发现钢中贝氏体碳化物在α/γ界面的γ侧形核并向奥氏体内生长 ;⑤概述了贝氏体的激发形核 台阶长大机制及其理论计算 ;⑥用前述相变机制解释了贝氏体的多层次复杂结构 ,以及上贝氏体、下贝氏体等不同形态的形成原因。