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。     

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。     

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。     

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     

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。     

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。     

Fe—C—Si—Mn合金中贝氏体表面浮突的精细结构

用扫描隧道显微镜对Ｆｅ－Ｃ－Ｓｉ－Ｍｎ合金中的下贝氏体浮突进行了观察研究。发现用透射显微镜观察到的最小结构单元－－亚单元是由更小的超亚单元组成的。超亚单元的浮突为“帐篷”型,而非不变平观应变型,表明它不是切变形成;超亚单元的浮突高度为６０－１４０ｎｍ,最大形状变型量约为０．２３,贝氏体的多层次结构以及合金元素Ｃ和Ｓｉ对它的影响可用激发形核－台阶生长机制来解释。     

魏氏组织表面浮突的扫描隧道显微镜研究

用扫描隧道显微镜观察了Ｆｅ－０．３７Ｃ合金中魏氏组织铁素体的表面浮突,发现其浮突形状为帐篷型和复杂形态,切变机制不能解释魏多组织表面浮突的形成过程,而扩散控制的台阶机制可合理地解释,魏氏组织的浮突高度为７０－４５０ｎｍ,最大形状变形约０．３６。     

仿晶型铁素体表面浮凸的扫描隧道显微镜研究

用扫描隧道显微镜观察研究了Ｆｅ－０．３７Ｃ钢中仿型铁素体的表面浮凸,发现ＧＢＡ确实产生了表面浮凸,浮凸只是由ＧＢＡ本身引起的,而不是由ＧＢＡ和它在基体中的塑性变形共同引起的。     

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。     

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。     

原子力显微镜和白光干涉仪在表面材料测试中的应用研究

目的验证原子力显微镜和白光干涉仪分别在表面材料测试中的分辨率及其在不同类型表面材料测试中的适用性。方法分别采用原子力显微镜和白光干涉仪,对不同厚度级别的ZnO薄膜、石墨烯、磨斑等几种不同类型的表面材料进行了具体的测试研究。结果白光干涉仪10×镜头和50×镜头及原子力显微镜皆可以准确地测试百纳米级别的ZnO薄膜厚度,测得的膜厚分别为148.668、123.354、111.648 nm。原子力显微镜也可以准确地测出十纳米级别的ZnO薄膜厚度,测得的膜厚仅为6.152 nm,而白光干涉仪则不能测试出十纳米级别的ZnO薄膜厚度。原子力显微镜可以准确地测试出石墨烯片的大小、厚度和层数等三维数据,测得的厚度为0.665 nm左右,层数为单层或双层,而白光干涉仪则没有如此高的分辨率。白光干涉仪可以准确地测试出磨斑的宽度、深度等三维数据,测得的磨斑深度为4.245μm,而原子力显微镜则不适合测试表面如此粗糙的样品。结论原子力显微镜适合于测试相对光滑的表面材料的三维形貌和数据,如测试十纳米级别以上的薄膜厚度、超薄石墨烯片厚度和层数。白光干涉仪则适合于测试相对粗糙的表面材料的三维形貌和数据,如测试百纳米级别以上的薄膜厚度、微米级别磨痕深度等。     

PHASE TRANSFORMATION UNIT OF BAINITIC FERRITE AND ITS SURFACE RELIEF IN LOW AND MEDIUM CARBON ALLOY STEELS

The lath-or plate-shaped bainitic ferrite of low and medium carbon alloy steels consists ofpackets of ferrite sublaths which are composed of many finer and regular ferrite blocks.Theyare uniform shear growth units of bainitic phase transformation.No carbide is precipitatedfrom them.The bainitic O-carbides are precipitated from γ-α interface or carbon-richaustenite.The mode of arrangement of the units in ferrite sublath packet is in uni-or bi-di-rection.Single surface relief is produced by the accumulation of uniform shear strains with allthe ferrite units arranged unidirectionally in a sublath packet,while tent-shaped surface reliefis formed by the integration of the uniform shear strains of two groups with ferrite units pilingup in two directions and growing face to face;whereas if they grow back to back,the integra-tion will be responsible for invert-tent-shaped surface relief.The interface trace between twogroups of ferrite units in a sublath packet is shown as“midrib”.     

低中碳合金钢贝氏体铁素体的相变基元及其表面浮雕

低中碳合金钢的条状和片状贝氏体铁素体包含着集结成束的铁素体亚条,亚条由多个有规则形状的铁素体细块组成,它是贝氏体铁素体的均匀切变长大的相变基元,其中无碳化物析出。贝氏体θ-碳化物来源于α基元块的相界沉淀,或富化碳奥氏体的脱溶分解。铁素体亚条束的基元群有单、双向两种排列方式。单面表面浮雕是单向排列基元群的基元块单向均匀切变应变的累积所构成的;帐篷式的双面表面浮雕是双向排列的二组基元群的基元块相向均匀切变应变的累积所引起的,当二组基元群的基元块向背均匀切变应变的累积便形成倒置帐篷式的双面表面浮雕。二组基元群的间界面显示为“中脊面”。     

奥氏体—贝氏体复相组织在模具中的应用研究

考察了等温淬火温度和时间对６０ｓｉ２ＭｎＡ钢组织和性能的影响。实验结果表明，这种钢的奥氏体—贝氏体复相组织强韧性良好。原因在于其特有的组织形貌以及贝氏体为无碳化物贝氏体。应用于模具上，使用寿命可提高４～５倍，达到基体用ＬＤ的水平。     

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。     

Morphology and growth process of bainitic ferrite in steels

The morphologies and the formation mechanisms of isothermally transformed Widmanstatten ferrite and bainite in various steels were investigated. Widmanstatten ferrite often grew from the grain boundary ferrite allotriomorph formed by a diffusional mechanism in the temperature range of the upper C-curve, whereas, bainite grew directly from an austenite grain boundary showing its own C-curve in a TIT diagram at temperatures between Bs (bainite starting temperature) and Ms (martensite starting temperature). Both structures accompanied well-defined surface reliefs of the invariant plane strain-type, and were in the shape of a lath or a plate consisting of several parallel needle-like ferrite subunits with parallelogram cross sc:ctions. The crystallographic properties of Widmanstatten ferrite and upper bainite were similar to those of lath martensite. Therefore, it was concluded that the difference between bainitic ferrite and Widmanstatten ferrite existed only in the nucleation events, where both structures grew by the same mechanism.