馬氏體—奧氏體界面的一個(gè)修正模型.pdf

1、馬氏體相變是一種非常重要的固態(tài)相變,通過(guò)馬氏體相變可以改變材料的性能,如鋼的強(qiáng)化和形狀記憶合金的開(kāi)發(fā)。馬氏體相變可以定義為以切變?yōu)橹鞯牟蛔兤矫鎽?yīng)變,不變面即為慣習(xí)面(兩相界面)。界面兩側(cè)為截然不同的母相和馬氏體,不存在過(guò)渡層。然而,近幾年的高分辨電鏡觀察發(fā)現(xiàn)確有過(guò)渡層存在,且尚未得到理論解釋?；诖?本文嘗試從金茲堡-朗道(Ginzburg-Landau)理論出發(fā),以相變的切應(yīng)變?yōu)樾騾⒘?建立了修正的界面模型,揭示相變時(shí)材料的物理參數(shù)對(duì)

2、過(guò)渡層形成的影響。計(jì)算結(jié)果表明,修正模型成功地表征了界面過(guò)渡層的物理性質(zhì),也即在能量狀態(tài)上,過(guò)渡層既不屬于馬氏體也不屬于奧氏體,為序參量變化較為緩慢的一個(gè)平臺(tái)?？梢远x這樣的平臺(tái)為界面擇優(yōu)態(tài),由此解釋了不同材料的相界面研究中,以高分辨電子顯微鏡觀察到的,處于中間狀態(tài)的原子排列方式。表明本修正模型比原始的Falk模型更加符合實(shí)驗(yàn)所觀察到的現(xiàn)象。本模型的計(jì)算發(fā)現(xiàn),界面(過(guò)渡層)寬度和界面能主要決定于材料(母相)的彈性模量、界面擇優(yōu)態(tài)的能量密

3、度以及馬氏體相變驅(qū)動(dòng)力。能穩(wěn)定存在的界面過(guò)渡層首先要求界面擇優(yōu)態(tài)的能量密度較低,其次為彈性模量和相變驅(qū)動(dòng)力的作用。當(dāng)母相存在模量軟化時(shí),有效降低了馬氏體相變的形核能壘,兩相界面寬化(不明銳),由此導(dǎo)致花呢狀組織的產(chǎn)生;相變驅(qū)動(dòng)力主要影響到過(guò)渡層向馬氏體轉(zhuǎn)變的能壘,而與奧氏體向過(guò)渡層轉(zhuǎn)變幾乎無(wú)關(guān)。界面寬度與相變驅(qū)動(dòng)力呈負(fù)相關(guān)。對(duì)熱彈性馬氏體相變,由于相變驅(qū)動(dòng)力較小,其界面過(guò)渡層使兩相保持較高的強(qiáng)制彈性共格;反之,對(duì)非熱彈性馬氏體相變,因相