马氏体相变晶体学特征的预测

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1、上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曹晔日期：2008年01月24日III上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅

2、和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密√。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：曹晔戎咏华日期：2008年01月24日日期：2008年01月24日IV上海交通大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1.1引言材料是一切工业的基础。目前在各种工程材料中，金属及其合金仍然是运用最广泛的材料。相变是材料学的重要分支，大部分的金属材料都是通过相变强化提高其力学性

3、能，而其中的马氏体相变是诸多形状记忆合金的基础。因此，人们通过控制材料的相变过程，设计出具有各种不同性能的材料，以满足不同的工程需要。人们对相变的研究主要包括三大方面：相变热力学，相变动力学和相变晶体学。相变热力学给出了相变发生的必要条件；相变动力学则提供了相变发生的充分性；而相变晶体学则从微观的角度揭示了相变过程中相与相之间的晶体学规律。热力学，动力学和晶体学三者共同决定了材料的相变过程。相变晶体学揭示了母相和析出相之间的晶体学特征，主要包括两相之间的位向关系（OrientationRelationship，简称OR）

4、；析出相的惯习面（Habitplane，简称hp）以及界面结构（包括位错方向，Burgers矢量等）。相变晶体学是对相变热力学和动力学进行定量描述的基础，是相变机制的核心，是研究材料微观组织结构的重要组成部分。在各种相变过程中，马氏体相变（Martensitetransformation）是研究最系统，最深入，应用最广泛的相变过程。“马氏体”一词最早提出是在1895年，法国学者FlorisOsmond为了纪念德国著名冶金学家AdolfMartens，将钢从高温以极快的[1]冷速冷却得到的组织命名为“马氏体”（Marten

5、site）。该过程中发生的相变则称为马氏体相变。马氏体相变晶体学是马氏体相变研究的重要部分。马氏体晶体学的研究和马氏[2][3]体概念的提出几乎是同步的。最早期的理论有马氏体经典理论和二次切变理论，1上海交通大学硕士学位论文第一章绪论前者考虑了两相之间的位向关系，后者顾及了马氏体相变中的切变过程，但都不够完善；1924年，美国化学家E.C.Bain（贝氏体Bainite的命名由来）提出了面心立[4]方结构FCC通过简单旋转和切变得到体心立方结构BCC的假设，虽然在当初没有得到重视，但后来逐渐被接受，成为了晶体学研究的基础

6、；到了50年代初，在[5]Bain模型基础上，美国科学家Wechsler,Lieberman和Read在1953年，澳洲科学[6~8]家Bowles和Mackenzie于1954年分别独立地提出了WLR理论和BM理论，由于这些理论是从表象上对马氏体晶体学作预测，因此称其为“马氏体相变晶体学表（唯）象理论”（简称PTMC）。该理论在其基本假设的基础上，只需给定母相和析出相的点阵类型和晶格常数，就能预测两相的位向关系，惯习面和切变量等晶体学特征参数。虽然WLR理论和BM理论的数学方法不同，但是两者根本上说是等[9]价的。马氏

7、体相变晶体学表（唯）象理论是后来一系列相变晶体学模型的基础。近年来，尤其是80年代以来，相变晶体学模型又有了新的发展。1970年瑞士著名物理学家BollmannW.在“CrystalDefectsandCrystallineInterfaces”一书中首[10]次系统提出了O点阵模型，在此基础上DahmenU.于1982年首次提出了二维不[11]变线模型（2Dinvariantlinemodel），其中不变线方向和二维O点阵特例——O线方向一致；Luo和Weatherly又放宽了不变线必须躺在密排面上的限制，并于1987

8、[12]年系统提出了三维不变线模型（3Dinvariantlinemodel）；除此之外，Rigsbee和[13]Aaronson在Hall等人的基础上于1979年系统提出了结构台阶模型（Structural[14]ledgemodel）；Liang和Reynolds利用类似于O点阵构造的方法提出了近重位点[15]阵