铁基合金马氏体相变晶体学研究

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1、河北工业大学博士学位论文铁基合金马氏体相变晶体学研究摘要本文提出了马氏体的惯习面是由一个法矢方向不变平面确定或由几个法矢方向不变平面构成的物理模型，按照这个模型提出了计算马氏体相变晶体学的理论方法。对经典K-S模型和西山模型进行了严格的数学推导，定量给出了应变矩阵与晶格常数间的关系。按照本文提出的马氏体的惯习面由法矢方向不变平面决定的物理模型，解释了人们一直认为的经典的K-S和西山马氏体相变转变机制所不能解释的惯习面和表面浮突等问题。并对K-S转变机制的24种变体和西山转变机制的12种变体进行了详细的计算研究。对传统的马氏体相变的Bowles-Mackenzie表象理论（B

2、M理论）和Wechsler-Lieberman-Resd表象理论（WLR理论）的推导过程进行了改进。本文采用了与原始理论不同的数学处理方法，使计算过程简化直观。并对Fe-31Ni合金的马氏体相变晶体学进行了计算，计算结果与传统理论计算的结果完全一致。本文中提出的关于相变机制的小转动物理模型，结合西山相变机制和K-S转变机制的计算结果比较，很好地解释了Fe-31Ni合金的相变过程。以经典的K-S和西山相变转变机制矩阵替代Bain应变矩阵并结合表象理论对Fe-8Cr-1C和Fe-20Ni-5Mn合金的相变机制进行了计算。对于Fe-8Cr-1C的计算结合了表象理论的均匀膨胀模型，

3、引入滑移矢量后，完成了（225）马氏体相变的晶体学特征参数的计算。对Fe-20Ni-5Mn这种合金的相变结合表象理论的均匀膨胀模型和山相变转变机制进行了计算，计算结果相当的准确。结合马氏体相变的最小范性功原理和固体和分子电子论，从电子结构方面对马氏体相变晶体学进行了研究。关键词：马氏体相变，相变晶体学，表象理论，固体和分子电子论，键距差法i铁基合金马氏体相变晶体学研究THECRYSTALLOGRAPHICTHEORYOFMARTENSITETRANSFORMATIONINFEALLOYSABSTRACBasedontheassumptionthatthehabitplane

4、isainvariantnormalplaneorbeconstructedbysomeoftheinvariantnormalplanes,thispaperpresentsatheoryofhowtocalculatethehabitplanewhenwehaveknownthelatticedistortionmatrix.BothoftheKSmechanismandNishiyamamechanismofthemartensitetransformationhavebeeninvestigatedindetailinthispaper.Accordingtothe

5、assumptionthatthehabitplaneisconstructedwithsomeoftheinvariantnormalplanes,wecanobtainthethemartensitehabitplanes.Theagreementbetweentheoryandexperimentisgood.TheresultsinthispapershowthatK-SmechanismandNishiyamamechanismcanaccountforthereliefeffects,habitplane,orientationrelationshipandth

6、echangeofstructure.WegiveallthemartensitevariantssatisfyingbothoftheK-SmechanismandNishiyamamechanismofthemartensitetransformation.ThispaperpresentsimprovedcalculationproceduresabouttheBowles-MackenzietheoryandWechsler-Lieberman-Resdtheoryofmartensitetransformation.Themathematicalapproacho

7、fthenewmethodisdifferentwithtraditionalphenomenologicalcrystallographictheory.Usingthismethod,thecrystallographycalculationaboutthematrensitetransformationintheFe-31Nialloyhasbeenfinished.Thecalculatedresultsareconsistentwiththoseofphenomenologicalcrystallogra