Cu-26Zn-4Al形状记忆合金马氏体相变晶体学 Ⅱ.群论的应用

本文试图用群论的理论分析,探讨Cu-Zn-Al合金马氏体相变的晶体学性质:由群的表示理论找得诱导该合金B_2结构母相β→非规则9R马氏体的不可约表示;由群论讨论该合金马氏体相变具有24个变态的可能性,找出由组态组成的自协调组织的对称性群D_2h,揭示了变态间的对称联系和分布规律。     

材料的相变研究及其应用

Fe-C和Fe-X-C合金马氏体相变热力学的研究成果使结构钢的Ms温度能以热力学预测。建立铜基合金及Fe-Mn-Si基合金马氏体相变热力学，为铜基和铁基形状记忆合金的成分和工艺设计提供基础。提出含ZrO2陶瓷Ms温度的热力学计算方法，以及其母相晶粒大小影响Ms的正确表达式，对陶瓷的生产和工业应用都具有意义。修正马氏体变温相变动力学方程，显示低碳钢中影响碳扩散系数的合金元素影响残余奥氏体量，这有利于低碳马氏体组织钢的开发。GCr15轴承钢中残余奥氏体→马氏体的等温动力谠研究提高钢件的尺寸稳定性达34％。对Ni-Ti,Cu-Zn-Al,Fe-Mn-Si基合金及ZrO2陶瓷中马氏体相变及其逆相变特征的研究，揭示不同形状记忆材料中，影响形状记忆效应（SME）的一些重要因素，并由此获得改善SME的途径，有利于这些材料的开发应用。对Fe-C、钢、Cu-Zn,Cu-Al,Cu-Zn-Al及Ag-Cd合金贝氏体相变的热力学研究，观察到生长台阶，母相强化对相变影响的研究以及内耗测量结果，均显示贝氏体相变属扩散型机制。Cu-Zn-Al中加入贝氏体相变，并与其出现脆性有关。三元合金spinodal分解判据的建立，对借spinodal分解呈现高阻尼或高强度合金的开发可能具有价值。群论在相变晶体学成功地获得应用。由群论导出呈现晶体学可逆性的条件为形成单变体马氏体。应用孤粒子相变的形核－长大模型初见成效。随着功能材料的发展，二级相变理论在材料工程中将得到应用。纳米金属和合金常显示与大块晶体异常的晶体结构。初步揭示纳米材料在马氏体相变和扩散型相变中的一些特征：如高温相的稳定化，不同纳米度和不同制备方法呈现不同的相变产物，晶界偏聚引起脱溶临界温度的降低，以及过渡相的消失等。纳米材料的相变及其对性能的影响是纳米材料开发、应用的一项基础工作，值得重视。     

徐祖耀院士的学术贡献

论述了徐祖耀院士在马氏体相变、贝氏体相变及形状记忆材料方面的学术贡献。其中包括：揭示了无扩散马氏体相变中存在间隙原子（或离子）的扩散;完善了铁合金马氏体相变的热力学;解决了计算Fe-C合金相变开始温度（Ms）的难题;以孤立子理念演算和阐释了相变驱动力与马氏体长大速率之间的关系;以群论研究了形状记忆合金热弹性马氏体相变的对称性并建立了计算热弹性马氏体对称分布的数学模型;创建了铜基合金马氏体相变和贝氏体相变热力学;认证了陶瓷中存在贝氏体相变。     

Cu-26Zn-4Al形状记忆合金马氏体相变晶体学

本文以马氏体相变晶体学表象理论讨论了Cu-26Zn-4Al形状记忆合金马氏体相变的晶体学性质,采用B_2(CsCl)结构→非规则9R单斜晶胞的应变矩阵,用计算机求得该合金马氏体相变的晶体学结果。该合金马氏体惯析面为(1,7.71,9.32),与实验测得的惯析面(1,7,8)相差1.6°,两者吻合较好。     

CRYSTALLOGRAPHY OF MARTENSITIC TRANSFORMATION IN A Cu-26Zn-4Al SHAPE MEMORY ALLOY Ⅰ. Experimental and Phenomenological Theory

本文以马氏体相变晶体学表象理论讨论了Cu-26Zn-4Al形状记忆合金马氏体相变的晶体学性质,采用B_2(CsCl)结构→非规则9R单斜晶胞的应变矩阵,用计算机求得该合金马氏体相变的晶体学结果。该合金马氏体惯析面为(1,7.71,9.32),与实验测得的惯析面(1,7,8)相差1.6°,两者吻合较好。     

马氏体转变(三)

2.4影响钢中马氏体形态和亚结构的因素马氏体的组织形态与合金系组成和马氏体形成温度有密切关系。可以这样讲,合金系中合金元素对马氏体相变的影响主要表现在对马氏体相变点MS的影响和对马氏体形态的影响两个方面。对Fe-C合金,图19表示含C量与MS、残留奥氏体Ar和马氏体形态的关系。由图可见,随着钢中     

NiTi合金B2-B19′马氏体相变晶体学的拓扑模拟研究

运用拓扑模型研究了等原子比NiTi合金B2-B19'马氏体相变晶体学,根据最优扭转角(wo)准则计算得到wo=-0.969°,并获得了马氏体惯习面指数及母相-马氏体相界面位错结构特征,计算结果与实验测量值非常接近。NiTi合金马氏体相变所产生的相变应变包含一个平行于惯习面的剪切应变和一个垂直于惯习面的轴向应变,轴向应变量表示B2-B19'相变所引起的宏观体积变化为εHP33=6.6879×10-3,表明NiTi合金的负热膨胀现象来源于合金中马氏体相变所产生的相变应变。     

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．     

马氏体转变（三）

2.4影响钢中马氏体形态和亚结构的因素马氏体的组织形态与合金系组成和马氏体形成温度有密切关系。可以这样讲,合金系中合金元素对马氏体相变的影响主要表现在对马氏体相变点MS的影响和对马氏体形态的影响两个方面。对Fe-C合金,图19表示含C量与MS、残留奥氏体Ar和马氏体形态的关系。     

热处理和热循环对Ru-49Ta高温形状记忆合金马氏体相变行为的影响

用示差扫描热分析仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和光学显微镜系统研究了热处理和热循环对Ru-49Ta高温形状记忆合金马氏体相变行为的影响。结果表明：Ru-49T8合金的Ms(马氏体相变开始温度)和Af(马氏体逆相变结束温度)分别为1065℃和1085℃，相变温度范围(Ms-Mf)为15℃，相变热滞和相变热比较小，分别为22℃和2J／g。热处理对Ru-49Ta合金马氏体相变行为影响不大，该合金的马氏体相稳定性良好，不存在时效效应，相变方式为孪生。热循环对Ru-49Ta合金马氏体相变温度和热滞影响不大，随热循环的进行，相变热有所减少。     

CuZnAl合金的马氏体及其相变的阻尼性能SCIEI

本文研究了CuZnAl合金在马氏体及马氏体相变时的阻尼性能。结果表明,在马氏体状态的内耗是一种M/M界面内耗,利用位错内耗理论的表达式可解释其变化规律。在马氏体相变区的内耗,包括M/M界面内耗及相变内耗两级分,其中相变内耗又由马氏体逆转变产生的内耗及应力诱发马氏体内耗两部分组成,并且前者占主导地位、合金阻尼性能的衰减与激振过程中引入的位错有关,并在一定振动次数后趋向一稳定值。     

热处理和球磨对Ni-Mn-Ga-Nb合金显微组织和相变的影响（英文）

为了揭示时效和球磨后Nb掺杂Ni-Mn-Ga合金的相变演化,采用SEM、EDS、XRD、DSC和交流磁化率测试等技术研究时效和球磨双相Nb掺杂Ni-Mn-Ga合金的显微组织和相变。铸态合金主要由层状第二相组成,随着第二相含量增加,合金的马氏体相变逐渐减弱。1173 K淬火后第二相从层状转变为致密的棒状,且合金的马氏体相变增强。经673和873K时效后,含有较少第二相的3%Nb合金表现为一步相变,而含有较多第二相的6%Nb和9%Nb合金表现为两步马氏体相变和居里转变。球磨双相颗粒的马氏体相变和居里转变消失,1073 K退火后基体的高有序结构得到恢复,从而导致双相颗粒的马氏体相变和居里转变恢复。     

COMPUTER SIMULATION FOR TRANSFORMATION FROM CUBIC PHASE TO TETRAGONAL ORTHORHOMBIC AND MONOCLINIC MARTENSITE Ⅱ. Orthorhombic as Martensite in Ti Alloys

依据作者在文献[1]提出的公式和计算机模拟方法,研究了Ti-Mo,Ti-Nb,Ti-Mo-Si,Ti-V-Al和Ti-6246等10种二元、三元和实用Ti合金的β→α″马氏体相变的晶体学特征。理论计算结果表明;所研究的各种Ti合金的β→α″相变切变量在0.03070—0.09551之间,马氏体亚结构由内孪晶构成,大部分合金的α″马氏体内孪晶比值在1—4之间,部分合金β→α″相变的体积变化小于0.01.从晶体学上说,这些特征与热弹性马氏体相变类似。     

立方相向正方、斜方和单斜马氏体转变的计算机模拟 Ⅱ.具有斜方结构的钛合金α″马氏体

依据作者在文献[1]提出的公式和计算机模拟方法,研究了Ti-Mo,Ti-Nb,Ti-Mo-Si,Ti-V-Al和Ti-6246等10种二元、三元和实用Ti合金的β→α″马氏体相变的晶体学特征。理论计算结果表明;所研究的各种Ti合金的β→α″相变切变量在0.03070—0.09551之间,马氏体亚结构由内孪晶构成,大部分合金的α″马氏体内孪晶比值在1—4之间,部分合金β→α″相变的体积变化小于0.01.从晶体学上说,这些特征与热弹性马氏体相变类似。     

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。     

低相变温度宽相变滞后的Cu-Al-Mn-Nb形状记忆合金

通过恰当的成分设计,获得了具有较低马氏体相变温度及较宽相变滞后的Cu-Al-Mn-Nb形状记忆合金.用差热分析法(DSC)测得Cu-26.8Al-4.8Mn-1.0Nb(摩尔分数,%)合金在降温时马氏体相变最激烈的温度为-32℃;升温时奥氏体相变最激烈时的温度为68℃;相变滞后宽度达100℃.透射电镜、扫描电镜及X射线衍射分析表明,该合金的马氏体为2H型结构,宽滞后效应是由于合金进行马氏体相变时析出了点状富铌颗粒从而松驰掉一部分弹性应变能而产生的.该合金在表面应变为4%时,弯曲变形试样的形状回复率达93%以上,在室温下时效2个月后,其形状回复率没有发生明显恶化.室温下其抗拉强度约为550 MPa,屈服强度约为380 MPa,塑性延伸率约为7%.     

铁磁性Co-Fe记忆合金的马氏体相变特性及形状记忆效应

采用光学显微镜、X射线衍射、DSC、弯曲试验等方法研究了Co-Fe合金的微观组织结构、马氏体相变特性及形状记忆效应.结果表明:Co-Fe合金的记忆效应源自合金中的fcc/hcp马氏体相变;Co-xFe(x=2%～6%,质量分数)合金在x≥5.65%时为单一fcc结构的y相,在x≤5.6时为含有ε马氏体相和γ相的双相组织;该合金的马氏体相变温度随着Fe含量的增加而线性降低,之间关系为:Ms(℃)=417-69.97x(Fe%);Co-4Fe合金的形状记忆可回复应变最大为0.86%,相信通过进一步的热处理和记忆训练,该合金会表现出更好的记忆效应.     

Ni54Al25Fe21-xCox合金的马氏体相变和磁性转变

传统的β基Ni-Al-Fe形状记忆合金随Fe含量提高而呈铁磁性,因此可以发展为铁磁性形状记忆合金.通过金相显微分析、DSC、VSM和EDX方法,研究了Co含量x对Ni54 Al25Fe21-xCox合金马氏体相变和磁性的影响.发现该合金马氏体相变温度与x成正比关系,x每增加1at%,1623K淬火时马氏体相变温度约提高30K,1373K淬火时马氏体相变温度约提高38K.淬火温度降低会显著降低Ni54Al2Fe21-xCox合金的马氏体相变温度和Curie点Tc,但随着x的提高,淬火温度对马氏体相变温度和Tc的影响程度减小.Tc随x变化的幅度不大,在Tc-x曲线上出现最大值,为256K,对应于1623K淬火的Ni54Al25Fe19Co2合金.马氏体相变温度的变化与β相的平均s＋d总电子浓度变化有关,并首次提出Al含量和结构有序度两方面的变化共同影响Curie点.     

Fe-C-Mn-Si系合金马氏体转变开始温度的热力学计算

基于马氏体相变热力学和亚点阵模型,建立了Fe-C-Mn-Si系合金马氏体相变自由能表达式,并利用Compaq VisualFortran 6软件对其进行编程;应用Thermo-Calc软件及TQ6接口模块并结合大量实验数据,对计算参数进行优化,获得马氏体相变临界驱动力与Fe-C-Mn-Si系合金成分的关系式。采用该方法可较为准确地预测Fe-C-Mn-Si系合金的马氏体转变开始（Ms）温度,并有望推广到更多元合金体系。     

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.