叙述马氏体相变研究的一些进展和瞻望,包括马氏体相变的定义,马氏体相变热力学,奥氏体状态对马氏体相变的影响,动力学,形核和长大,以及马氏体相变晶体学。

提出对β-Cu基合金热弹性马氏体相变的热力学处理。计算了Cu-Zn,Cu-Al及Cu-Zn-Al合金马氏体相变驱动力,T_0温度及M_s温度,M_s的计算值与实验值符合很好。母相有序降低Cu-Zn和Cu-Zn-Al的M_s,但升高Cu-Al的M_s(T_0)。并简介了两种估算非化学自由能的方法。

本文使用光学和电子显微镜低温台对Fe-Mn-C合金中ε马氏体的形成过程和Fe-Ni-C合金中蝶状、透镜状、薄片状和复片状马氏体的形成过程进行了原位观察。本文实验结果指出;ε马氏体由4—5个层错重叠形成,证实了Olson和Cohen提出的层错化模型;薄片状马氏体优先在晶界和三角晶界处形核,初始长大形态(表面浮突)为细针状;观察到透镜状马氏体由薄片状向两侧加厚而形成,提出了相变孪晶长大受阻时,半共格孪晶界面位错可经位错分解反应发射出a/2[111]b=a_0/2[101]_f全位错,提供薄片状马氏体由孪生切变向滑移切变转换所需的位错源。

利用透射电子显微镜(TEM)在Fe-Ni-V-C合金中观察到一些马氏体核胚,核胚的结构为特殊的位错组态:Burgers矢量为1/2[011]fcc,且一端为封闭的发夹型位错,和在发夹型位错内塞税的、Burgers矢量为1/2[110]fcc的位错列。它们分别提供了马氏体相变所必须的二次切变。

本文计算了孪晶马氏体基体和孪生部份的应变张量,发现二者的切变分量大致相反,故应变能降低。马氏体片可依靠基体和孪晶间的自协作效应沿孪晶面的法问长大。根据对不同惯习面法线的位移矢量的分析,{10,3,15}f面可构成宏观的不变惯习面,而{575}f,{252}f和{111}f面则难以构成。

对分布在Fe-C,Fe-Ni-C及Fe-Cr-Mn-Mo-C合金中奥氏体晶粒界及孪晶界上的马氏体进行了观察分析。结果发现,马氏体易于在奥氏体晶粒界及孪晶界优先形核,并易于沿这些界面长大;在混合马氏体组织中,其界面优先形成的是片状马氏体或蝶状马氏体。

Fe-Ni-Co-Ti合金中弥散析出的γ′粒子,当直径在20—50nm时,低温下生成的马氏体具有薄片状马氏体特征;由于γ′粒子的钉扎作用,马氏体界面不光滑.当γ′粒子直径小于5nm时,低温下生成具有良好热弹性的薄片状马氏体;当γ′粒子直径大于5nm,出现断续状马氏体,而且随γ′粒子的长大,断续状马氏体变大,数量增多.当γ′粒子直径为10—15nm时,低温下生成透镜状或蝶状马氏体。

用不同温度下的拉伸试验、电阻法测量和透射电镜分析系统地研究了Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金的相变滞后及其影响因素,探讨了应变马氏体的稳定性。结果表明,存在一个特征形变温度和形变量范围,在这个范围内形变时,可以得到宽的相变滞后和高的应变恢复率。不规则的孪晶马氏体和含有位错亚结构的马氏体,以及与β-Nb质点相交截的马氏体都具有较高的稳定性。

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。

用金相、透射电镜和X射线衍射分析对三种成分的CuAlNi合金研究了成分和热处理对相组成,B2和D0_3型畴尺寸以及马氏体热弹性行为的影响。结果表明,随Al含量的增加马氏体结构类型从18R_1变到2H,并且相变温度降低。随着冷速增大,B2和D0_3型畴的尺寸减小。

用透射电镜对Ni-Ti形状记忆合金中母相?马氏体可逆转变进行了动态观察。利用高分辨电子显微术研究了该合金相变温度上下的结构变化。结果表明,马氏体与奥氏体的取向关系为:[111]_A∥[110]_M,[110]_A∥[001]_M,(110)_A∥(001)_M,(110)_A与(010)_M间夹角为6.5°左右;马氏体的晶体缺陷多为孪晶和层错,新发现有孪晶而为(100)的孪晶。

基于透射电镜对两种含Si钢下贝氏体亚结构的分析,确定相变非均匀切变元素,建立了塑性协调双切变理论晶体学模型。该模型给出的晶体学理论值与两种试验用钢实验值符合很好。

本文用金相及电子显微分析研究了7CrSiMnMoV钢的马氏体形态及亚结构,并对不同形态的马氏体转化规律进行了分析。研究发现该钢冷却产生的马氏体有三种类型,包括晶界上优先产生的具有位错亚结构的宽大板条马氏体,晶内较细小的板条马氏体以及内部少量的孪晶马氏体片。基于上述结果,本工作试用短时等温淬火形成的下贝氏体来代替晶界马氏体,证明晶界组织形态对材料的强韧性有着很大的影响。

用内转换Mossbauer谱分析了Fe-Mn-Cr-C合金冷变形前后合金元素原子与碳原子的不均匀分布和相组成。发现该合金在固溶处理状态时为两类奥氏体,即无碳奥氏体和含碳奥氏体;经变形诱发出不含碳与合金元素的无碳马氏体(类α-Fe)及含碳与合金元素的合金马氏体。理论计算和试验证实:该合金中奥氏体向马氏体转变是受奥氏体晶胞内共价键中共用电子对的数目(n_A值)大小所控制。合金元素原子与碳原子之间形成结合力较强的C-M_e共价键,这对合金马氏体的形成具有强烈的阻碍作用。

用透射电镜定位观察了(Y,Mg)-PSZ陶瓷马氏体相变的动态过程。在四方氧化锆互相顶撞的应力作用下,先产生一组马氏体亚结构,由于弛豫弹性应变再诱发另一组亚结构,二者形成(100)孪晶。同时,对马氏体相变过程作了晶体学研究。

高炉内Ti(C,N)的生成,主要以渣-焦反应和渣-铁反应两种途径进行。两者形成的状态和机理不同。在渣-焦界面上,首先生成TiC,然后气相中氮原子向TiC晶格中扩散,形成间隙固溶体Ti(C,N),它的化学组成是不均匀的,渣中碱度和温度的变化,对Ti(C,N)的生成影响极大,渣-焦界面积愈大,愈有利Ti(C,N)的生成。

本文针对液-液两相接触时的传质过程,以流体动力学理论及相间传质的渗透理论为基础,根据界面上惰性气泡逸出界面时流体流动及传质过程的特征,导出了气泡促进的相间传质系数的数学关系式。该关系式表明,流体中传质速率不仅与逸出气泡的体积速度的平方根成正比,同时与气泡大小、界面上气泡分布密度等参数有关。该关系式能较好地描述文献中的实验数据。

采用Auger谱仪、二次离子质谱仪(SIMS)对Fe-C-Si-Mn合金(475℃等温处理)原始奥氏体晶界C,Si,Mn元素偏聚进行了研究。根据C,Mn正偏聚,Si负偏聚的实验结果,对晶界碳偏聚偏克分子自由能及活度进行热力学计算,结果表明Si,Mn元素促进碳在晶界的偏聚,并降低了它在晶界上的活度。从而使Fe-C-Si-Mn合金上贝氏体等温C曲线右移的现象得到解释。

本工作是测量1000℃下Fe-Mn-Si三元系组元在α(δ)相的扩散系数。不同成分的合金组成扩散偶在1000℃扩散后,测量Mn和Si的成分分布曲线。根据成分分布曲线用Boltzmann-Matano方法求解得出18个成分的扩散系数。结果表明,主扩散系数D_(MnMN)~(Fe)和D_(SiSi)~(Fe)的数值接近,约为10~(-9)cm~2s~(-1)数量级;交叉扩散系数D_(MnSi)~(Fe)和D_(SiMn)~(Fe)的数值比主扩散系数小一个数量级。D_(SiSi)~(Fe)随Si和Mn的成分增加略有增加;Mn的成分对D_(MnMn)~(Fe)的数值影响不大,但随Si的成分增加而增加。

本文利用循环V-A法(CV)研究了Nd~(3+)在液体Ga电极上还原的电化学反应动力学。结果表明,Nd~(3+)在Ga电极上的还原是分步进行的。第一步在较高的电位扫描速度下为扩散控制的可逆电荷传递反应,即Nd~(3+)+e?Nd~(2+);在电位扫描速度较低时,随后的化学反应为第一步反应的控制步骤,即Nd~(3+)+e?快Nd~(2+)+mCl→慢NdCl_m~(2-m)。第二步为不可逆的电荷传递反应,即沉积的金属Nd与Ga合金化,Nd~(2+)+2e→Nd(Ga)。估算了该反应的标准反应速度常数为7.0×10~(-3)cm/s。

作者采用高功率连续CO_2激光束处理柴油机缸套外壁,使其表面形成一层极细的淬火马氏体或莱氏体组织。快速穴蚀试验和柴油机装机考核试验均表明,缸套外壁生成的淬火马氏体和莱氏体组织具有较好的抗穴蚀阻抗,它与材料的硬度及材料组织的晶粒尺寸等因素有关。

本文详细研究了铁基、铁镍基和钴基非晶合金条带制备态的平面磁各问异性。测定了退火前后试样中各向异性的变化及各向异性常数K_(us)随温度的变化,得出K_(us)(T)∝M_s~2(T)关系,由此得出平面磁各向异性由应力各向异性和表面形状各向异性两部分组成。

对灰铸铁进行爆炸冲击,发生石墨转变金刚石的高压相变。SEM,TEM和X射线衍射分析表明,金刚石为立方和六方两种相互共存的晶格结构,并具有严格的位向关系,常以织构形式存在。

在热等静压之前对Rene95合金粉末采用高温预热处理。试验结果表明,预热处理既可使粉末颗粒微观组织更加均匀化,又可使亚稳碳化物MC′发生分解和转变,重新析出二次MC+?和生成M_(23)C_6碳化物。明显改变碳化物的稳定性和分布状态,有效地抑制PPB的形成。

本文建立了一个适用于描述离子束增强沉积(Ion Beam Enhanced Deposition,即IBED)过程的Monte-Carlo计算机模拟程序。程序由离子注入计算和蒸发沉积计算两大部分组成。离子注入计算以二体碰撞近似为基础,以随机固体为靶模型,对入射离子和所有反冲原子的力学运动进行跟踪。程序中考虑了沉积原子对靶室中某些残余气体分子的吸附;还表达了靶的组份及密度在IBED过程中的不断变化,从而实现了靶的动态化。该程序可以提供IBED薄膜组份的深度分布、界面混合以及能量沉积等信息。计算结果表明,在IBED氮化钛薄膜中,Ti沉积速率对薄膜组份有很大影响。当沉积速率较低时,薄膜组份基本与注入离子和沉积原子的到达率比(N/Ti)无关。膜与基体间的混合层厚度随离子原子到达率比(N/Ti)增加而增加。计算结果与实验测试结果符合很好。

X射线定量相分析的无标样法等一系列新方法都要求解联立方程组。经常出现的病态方程组在求解过程中误差的传递和叠加会使解得的结果误差很大,甚至得到不合理的负解。本文提出一种利用各种可能组合的最小二乘法方程组求得的解,采用抛弃平均法处理求得较精确可靠的物相定量结果的新方法。实际分析表明,该新方法简便实用,可得到理想的结果。

采用X射线衍射和金相显微分析方法研究了Gd-Pd-Pt三元系中含0—33at。-％Gd的区域,测定了它的室温和700℃等温截面。在该二截面上都分别存在5个单相区(固溶体Pd(Pt)或Pt(Pd),GdPd_3,GdPd_2,GdPt_2和GdPt_5),7个二相区(Pd(Pt)+GdPd_3,Pd(Pt)+GdPt_?,GdPd_3+GdPd_2,GdPd_2+GdPt_2,GdPt_2+GdPd_3,GdPt_2+GdPt_5和GdPd_3+GdPt_5),3个三相区(Pd(Pt)+GdPt_5+GdPd_3,GdPt_5+GdPd_3+GdPt_2和GdPd_3+GdPd_2+GdPt_2)。未发现任何新的三元金属间化合物。

研究了平面磁控直流反应溅射法沉积氧化铝薄膜的过程。结果表明氧分压大小对反应溅射过程有决定性作用,当氧分压增大或减小过程中存在两个阈值。氧分压小于阈值为金属Al溅射区,大于阈值为氧化铝溅射区。在阈值附近总气压、溅射电压和沉积速率发生突变,溅射特性(V-J)曲线有不同规律。沉积的氧化铝膜为非晶态,高温下可晶化,本文还讨论了反应溅射的机理。

本文研究了nm级微晶软磁材料Fe-Cu-Mo-Si-B合金系在不同磁退火方式以及不同热处理温度下磁性能的变化。结果表明,最佳热处理为510℃,保温1h;以缓慢冷却性能最好,并利用透射电镜,X射线衍射及热磁曲线对最佳热处理状态下的样品进行了组织观察和结构确定。该材料由两相组成:一相是a-FeSi固溶体,尺寸在10—20nm之间;另一相为非晶态。