本书针对智能材料中的马氏体相变及马氏体，采用理论与实验相结合的方法对其热力学、动力学、形态学等进行多尺度探究，旨在促进新型智能材料的深入研究及应用开发。全书共8章：第1、2章论述马氏体相变的非线性特征及平均场理论；第3章基于量子力学研究马氏体预相变的晶格动力学；第4章利用第一性原理研究母相和马氏体的电子结构及稳定性；第5章研究相变、层错、长周期结构的热力学；第6章利用相场方法研究马氏体相变形态学的相场模拟；第7章多层次论述马氏体相界面科学与工程；第8章研究FCC-FCT马氏体相变的表面形貌特征。
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《博士后文库》序言
序言
前言
第1章 马氏体相变的非缉性特征 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 非线性内辑 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 FCG-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马民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 马民体E相变 46
2.3.2 马氏体遥相变 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桐合的应变分析 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 马民体预相变的驱动力 60
3.2.3 马民体预相变的形核率 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 w相变的电-声机制 74
3.4.1 w相变 74
3.4.2 系统的哈密顿量 74
3.4.3 w相变的驱动力 76
3.4.4 w相变的形核率77
3.4.5 电荷密度波 78
3.4.6 w相变的非线性特征 79
3.5 磁场下的马氏体预相变 80
3.5.1 磁场对预相变的影响 80
3.5.2 磁场下的系统哈密顿量 80
3.5.3 磁场下的驱动力关系式 82
3.5.4 计算结果与分析 83
3.6 小结 84
参考文献 84
第4章 母相和马氏体的电子结构及稳定性 88
4.1 引言 88
4.2 Fe 基合金相的结构稳定性 88
4.2.1 原子团的构造 88
4.2.2 计算结果和讨论 89
4.3 间隙原子CN) 在Fe 基合金中的作用 96
4.3.1 Fe-N 交互作用 96
4.3.2 N-N 交互作用 100
4.4 Fe 基合金马民体的电子结构 102
4.4.1 结构模型与计算方法103
4.4.2 自旋磁矩 104
4.4.3 态密度 106
4.4.4 点阵常数对费米能级的影响 109
4.5 Ni-Mn-Ga 合金的电子结构 109
4.5.1 结合能 109
4.5.2 费米能级 111
4.5.3 原子同的交互作用能 111
4.5.4 键级113
4.5.5 总态密度 114
4.5.6 电荷差分电荷密度 115
4.6 小结 116
参考文献 117
第5章 智能材料中的马氏体相变热力学 119
5.1 引言 119
5.2 FαrHCP 马氏体相变热力学 119
5.2.1 热力学计算方法 120
5.2.2 计算结果与相关讨论120
5.3 层错热力学 122
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讨算模型 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 马民体相变热滞的理论计算 143
5.6.1 相变热滞的材算模型 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 晶粒尺寸影响马民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 应变诱发马民体相变的微观机制 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 含金的共格界面能 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 马民体孪晶界面的电子结构 212
7.3.2 过渡金属掺杂对马民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 工维界面应力分析 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 马民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 马氏体界面的起散结构模型 240
7.7.1 构成耗散结构的条件 240
7.7.2 运动相界面的结梅模型 241
7.8 小结 242
参考文献 244
第8章 FCC-FCT马氏体相蛮的表面形貌学研究 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 理论刮算模型 248
8.2.2 FCC-FCT 马民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 FαrFCT 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 马民体晶体结构分析 259
8.4.3 原位AFM 表面形貌观测与分析 259
8.4.4 FCC-FCT 马民体逆相变的级别 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 表团浮突角分析 269
8.6 小结 270
参考文献 271
编后记 273
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