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第1章 马氏体相变的非线性特征 1

1.1 引言 1

1.2 FCC-HCP马氏体相变中的非线性特征 1

1.2.1 非线性阻尼和非线性模量 1

1.2.2 非线性电阻 3

1.3 形状记忆效应的非线性特征 4

1.3.1 物理模型 4

1.3.2 预应变的影响 7

1.3.3 晶粒尺寸的作用 8

1.3.4 单变体与训练 9

1.3.5 合金设计 9

1.4 FCC-FCT马氏体相变中的非线性特征 12

1.4.1 非线性内耗 13

1.4.2 频率对模量的影响 16

1.4.3 升降温速率对模量的影响 18

1.4.4 非线性热效应 19

1.4.5 非线性模量的调控机制 21

1.4.6 模量-温度-成分相图 26

1.5 局域软模的相场验证 27

1.5.1 局域软模 27

1.5.2 相场模型方法 28

1.5.3 局域软模的演化过程 29

1.6 小结 36

参考文献 37

第2章 非线性马氏体相变的平均场理论 39

2.1 引言 39

2.2 FCC-HCP马氏体相变的Landau理论 40

2.2.1 序参量的定义及描述 40

2.2.2 Landau自由能 41

2.2.3 FCC-HCP马氏体相变的分析与讨论 41

2.3 FCC-HCP马氏体相变的层错-软膜耦合机制 46

2.3.1 马氏体正相变 46

2.3.2 马氏体逆相变 47

2.3.3 层错-软膜耦合机制 48

2.4 与FCC-HCP马氏体相变关联的反铁磁相变 50

2.4.1 室温下的M-H曲线 50

2.4.2 不同磁场下的M-T曲线及磁相图 51

2.4.3 不同升降温速率下的M-T曲线及磁相图 53

2.4.4 Landau模型 55

2.5 基于FCC-FCT马氏体相变与反铁磁相变耦合的应变分析 56

2.6 小结 57

参考文献 58

第3章 马氏体预相变的晶格动力学 59

3.1 引言 59

3.2 马氏体预相变的电-声机制 59

3.2.1 系统的哈密顿量 59

3.2.2 马氏体预相变的驱动力 60

3.2.3 马氏体预相变的形核率 61

3.2.4 马氏体预相变的非线形特征 62

3.2.5 计算结果与讨论 63

3.3 马氏体预相变的磁-声机制 65

3.3.1 系统的哈密顿量 65

3.3.2 预相变的比热容 68

3.3.3 预相变的声子阻尼效应 69

3.3.4 预相变过程中的磁化率 71

3.4 ω相变的电-声机制 74

3.4.1 ω相变 74

3.4.2 系统的哈密顿量 74

3.4.3 ω相变的驱动力 76

3.4.4 ω相变的形核率 77

3.4.5 电荷密度波 78

3.4.6 ω相变的非线性特征 79

5.3.1 层错能的计算 122

5.3.2 温度对层错能的影响规律 126

5.4 Fe基合金过渡相的热力学稳定性 132

5.4.1 长周期结构的热力学计算模型 133

5.4.2 热力学计算结果与分析 136

5.5 FCC-FCT马氏体相变热力学 137

5.5.1 热力学计算方法 137

5.5.2 计算结果与分析 139

5.6 马氏体相变热滞的理论计算 143

5.6.1 相变热滞的计算模型 143

5.6.2 Fe-Mn-Si合金热滞的估算结果 146

5.7 小结 147

参考文献 148

第6章 马氏体相变形态学的相场模拟 151

6.1 引言 151

6.2 晶粒尺寸对马氏体形态学的影响规律 152

6.2.1 单晶中马氏体相变的尺寸效应 152

6.2.2 多晶中马氏体相变的尺寸效应 154

6.2.3 马氏体单变体的尺寸效应 156

6.2.4 晶粒尺寸影响马氏体形态学的内在机理 158

6.2.5 应力状态对相变的影响 160

6.2.6 应变矩阵的类型对马氏体形态的影响 163

6.3 连续应力对马氏体形态学的影响规律 164

6.3.1 连续拉应力的影响 164

6.3.2 连续压应力的影响 173

6.4 循环应力下的马氏体形态学 183

6.4.1 循环拉应力 183

6.4.2 循环压应力 186

6.5 应变诱发马氏体相变 190

6.5.1 初始组织 190

6.5.2 正应变诱发马氏体相变 191

6.5.3 切应变诱发马氏体相变 192

6.5.4 应变诱发马氏体相变的微观机制 193

6.6 小结 195

参考文献 196

第7章 马氏体相界面科学与工程 199

7.1 引言 199

7.2 马氏体相界面热力学 199

7.2.1 Fe-Mn-Si合金的共格界面能 199

7.2.2 含N的Fe-Mn-Si基合金的共格界面能 207

7.3 马氏体相界面的电子结构 212

7.3.1 马氏体孪晶界面的电子结构 212

7.3.2 过渡金属掺杂对马氏体孪晶界面电子结构的影响 215

7.3.3 稀土元素掺杂对马氏体孪晶界面电子结构的影响 220

7.4 马氏体相界面应力 223

7.4.1 初始组织状态 223

7.4.2 二维界面应力分析 224

7.4.3 切变模量的影响 226

7.5 马氏体相界面动力学 227

7.5.1 马氏体长大的二维界面运动方程 227

7.5.2 方程的求解 229

7.6 马氏体相变的界面吸引子模型 234

7.6.1 界面运动方程 235

7.6.2 相平面分析 235

7.6.3 界面运动方程的解 236

7.7 马氏体界面的耗散结构模型 240

7.7.1 构成耗散结构的条件 240

7.7.2 运动相界面的结构模型 241

7.8 小结 242

参考文献 244

第8章 FCC-FCT马氏体相变的表面形貌学研究 247

8.1 引言 247

8.2 基于孪晶切变的FCC-FCT马氏体相变晶体学 248

8.2.1 理论计算模型 248

8.2.2 FCC-FCT马氏体相变晶体学解析解 253

8.2.3 计算结果分析与讨论 254

8.3 FCC-FCT马氏体相变的原位金相观察 256

8.4 高温下FCC-FCT马氏体孪晶逆相变的原位AFM研究 257

8.4.1 DMA分析FCC-FCT马氏体相变的特征温度 258

8.4.2 原位XRD马氏体晶体结构分析 259

8.4.3 原位AFM表面形貌观测与分析 259

8.4.4 FCC-FCT马氏体逆相变的级别 262

8.5 低温下FCC-FCT马氏体孪晶切变的原位AFM研究 263

8.5.1 不同频率下DMA测量 263

8.5.2 原位XRD晶体结构分析 265

8.5.3 原位AFM表面形貌分析 265

8.5.4 表面浮突角分析 269

8.6 小结 270

参考文献 271

编后记 273