铁基合金马氏体相变晶体学研究

论文摘要

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（ BM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,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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 前言
• §1-2 相变晶体学历史沿革
• §1-3 本文工作
• 第二章 晶体学坐标变换和基本操作表示
• §2-1 矢量的基本运算及操作
• 2-1-1 矢量的基本运算
• 2-1-2 矢量操作
• §2-2 晶面与晶向的基本变换
• 2-2-1 基矢变换下的晶面与晶向指数变换
• 2-2-2 协变分量和反变分量
• §2-3 应变张量
• 2-3-1 应变张量基本概念
• 2-3-2 操作与应变张量的关系
• 第三章 不变平面应变基本性质
• §3-1 平面不变应变
• 3-1-1 平面不变应变基本概念
• 3-1-2 直线不变应变
• 3-1-3 平面不变应变一些基本性质
• §3-2 惯习面由法矢方向不变平面构成的物理模型的建立
• 3-2-1 方向不变矢量和法矢方向不变平面的存在的基本命题
• 3-2-2 惯习面为法矢方向不变平面决定的物理模型
• §3-3 不变平面应变矩阵基本命题
• 3-3-1 不变平面应变矩阵基本命题及证明
• 3-3-2 不变平面应变矩阵基本命题应用
• 第四章 经典 K- S 转变机制
• §4-1 经典 K-S 转变机制的数学处理
• 4-1-1 经典 K-S 转变机制的数学处理
• 4-1-2 纯铁和 Fe-1.4C 合金的具体计算结果
• §4-2 经典 K-S 转变机制的问题及其改进
• §4-3 K-S 模型变体计算
• §4-4 Fe-8Cr-1C 常见晶面和晶向相变前后的点阵对应和取向关系
• 第五章 经典西山转变机制
• §5-1 经典西山模型的计算
• 5-1-1 西山相变机制数学处理
• 5-1-2 计算结果及讨论
• §5-2 西山模型变体计算
• §5-3 Fe2ONi-5Mn 合金常见晶面和晶向相变前后的点阵对应和取向关系
• §5-4 K-S 模型与西山模型关系
• 第六章 马氏体相变 Bowles-Mackenzie 理论的简化计算
• §6-1 B-M 经典理论简介
• 6-1-1 解题步骤
• 6-1-2 计算方法
• §6-2 B-M 理论的改进计算
• 6-2-1 改进的B-M 理论的计算方法
• 6-2-2 改进的B-M 理论的计算过程
• 6-2-3 Fe-31N 合金的相变计算结果
• 第七章 马氏体相变 Wechsle-Lieberman-Read 理论的简化计算
• §7-1 Wechsler-Lieberman-Read 理论的简介
• 7-1-1 孪晶结构的基本描述
• 7-1-2 马氏体特征常数计算
• §7-2 Wechsle-Lieberman-Read 理论的应用
• 第八章 基于小转动模型的马氏体相变机制研究
• §8-1 小转动模型
• 8-1-1 Bain 对应与Bain 应变
• 8-1-2 小转动模型及计算原理
• §8-2 基于最小转动模型的Fe-31Ni 相变计算
• 8-2-1 基于最小转动模型以西山机制为相变基本过程的Fe-31Ni 相变计算
• 8-2-2 基于最小转动模型以K-S 机制为相变基本过程的Fe-31Ni 相变计算
• 8-2-3 转变机制讨论
• 第九章 Fe-8Cr-1C 合金的马氏体相变晶体学计算
• A 马氏体相变的晶体学的的数学描述'>§9-1 关于（225）_A马氏体相变的晶体学的的数学描述
• A 马氏体的形态及晶面相加的数学描述'>9-1-1 （225）_A马氏体的形态及晶面相加的数学描述
• 9-1-2 孪晶分析与滑移分析的数学表示
• §9-2 Fe-8Cr-1C 合金相变计算
• 9-2-1 按照经典的K-S 转变机制进行计算结果
• 9-2-2 符合不变平面理论的改进
• 9-2-3 计算结果讨论
• 第十章 Fe-2ONi-5Mn 合金马氏体相变晶体学计算
• §10-1 基于不变平面理论和西山模型对Fe-2ONi-5Mn 合金相变计算及处理
• 10-1-1 西山模型对Fe-2ONi-5Mn 合金相变计算
• A 平面上的不变线的计算及讨论'>10-1-2 （557）_A平面上的不变线的计算及讨论
• 10-1-3 均匀膨胀模型对计算的处理
• §10-2 惯习面和界面位错讨论
• 第十一章 电子结构对马氏体相变晶体学特征的影响
• §11-1 固体与分子经验电子论基本理论
• 11-1-1 固体与分子经验电子论基本概念
• 11-1-2 键距差（BLD）法
• 11-1-3 相结构因子
• 11-1-4 EET 的理论的计算数据的应用
• §11-2 相结构因子对马氏体晶体学特征的影响
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士期间所得成果
• 获奖情况
• 附录A 经典西山模型计算
• 附录B 经典 KS 模型计算
• 附录C 改进的 BM 理论计算
• 附录D 根据西山模型对应的（259）马氏体计算
• 附录E 根据 KS 模型对应的（259）马氏体的计算