Acta Mater.:多态性fccγ→hcpε→bctα马氏体相变


【背景介绍】

材料的热机械处理改变材料微观结构,从而可以改善材料性能,固体晶体结构的多晶型变化称为固相转变。马氏体转变(MT)是一类固体-固体置换相变,其中原子的集体运动发生在通常小于一个原子间距的距离上。马氏体相变(MT)具有极大的科学价值和工程意义。然而,由于缺乏直接的实验证据,从面心立方结构(fcc-γ)奥氏体向体心四方结构(bct-α)马氏体的转变的潜在置换原子集体运动尚未被揭示。

【成果简介】

近日,来自上海大学张统一香港理工大学SanQiang Shi (共同通讯)等人通过高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)在AISI 304不锈钢中研究了从fcc-γ到bct-α的塑性变形诱导马氏体相变(PDIMT)。HRTEM观察显示出多态性fcc-γ→hcp-ε→bct-αPDIMT机制,其进一步通过分子动力学(MD)模拟证实, 从fcc-γ到hcp-ε的转变是通过在(111)γ平面上产生位错实现的。相关研究以题为“Shear and shuffling accomplishing polymorphic fccγ→hcpε→bct α martensitic phase transformation"发表在了Acta Materialia上。

【图文导读】

图1 多态γ(fcc)→ε(hcp)→α(bct)马氏体转变

(a)原始非SMAT样品的TEM图像和相关的面积衍射(SAD)图案

(b-f)TEM图像和与中心深度(b)不同深度的相关衍射图案

图2γ→ε相变

(a-b)HRTEM和(c)沿[110] /(1120)γε方向投影的MD模拟图像

图3 α/ε界面

(a,b)α/ε界面区域沿着[1120] / / [001]εα方向投影HRTEM(a)和原子MD模拟(b)图像

(c)部分位错在从γ到ε和最终α晶格的晶格演化中的作用示意图

图4 原子间距的测量结果

在ε/α扩散界面区域沿[1100]ε方向从ε到α的几个代表性原子位置处的原子间隔的测量结果,表明原子间隔的逐渐减小由原子改组完成。

图5 原子运动程序的比较

多态性(a,b)fcc-γ→hcp-ε→bcc-α'和(c)fcc-γ→hcp-ε→bct-αPDIMT的原子运动程序的比较

【总结】

本研究的新型模型预测了三个γ,ε和α晶格中任何两个之间界面区域的原子排列和晶体缺陷。这些新发现将激发关于多态固相转变和工程实践的学术研究,以及如何通过利用和控制相变来进一步提高材料性能。

文献链接Shear and shuffling accomplishing polymorphic fccγ→hcpε→bct α martensitic phase transformation(Acta  Mater., 2017, DOI:10.1016/j.actamat. 2017.07.016)

本文由材料人编辑部纳米材料学术组Nielsen【段鹏超】供稿,材料牛编辑整理。欢迎加入材料人编辑部纳米材料学术交流群(228686798)!

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