Acta Mater.:多態性fccγ→hcpε→bctα馬氏體相變

【背景介紹】

材料的熱機械處理改變材料微觀結構，從而可以改善材料性能，固體晶體結構的多晶型變化稱為固相轉變。馬氏體轉變（MT）是一類固體-固體置換相變，其中原子的集體運動發生在通常小于一個原子間距的距離上。馬氏體相變（MT）具有極大的科學價值和工程意義。然而，由于缺乏直接的實驗證據，從面心立方結構（fcc-γ）奧氏體向體心四方結構（bct-α）馬氏體的轉變的潛在置換原子集體運動尚未被揭示。

【成果簡介】

近日，來自上海大學的張統一和香港理工大學的SanQiang Shi （共同通訊）等人通過高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）在AISI 304不銹鋼中研究了從fcc-γ到bct-α的塑性變形誘導馬氏體相變（PDIMT）。HRTEM觀察顯示出多態性fcc-γ→hcp-ε→bct-αPDIMT機制，其進一步通過分子動力學（MD）模擬證實， 從fcc-γ到hcp-ε的轉變是通過在（111）γ平面上產生位錯實現的。相關研究以題為“Shear and shuffling accomplishing polymorphic fccγ→hcpε→bct α martensitic phase transformation"發表在了Acta Materialia上。

【圖文導讀】

圖1?多態γ（fcc）→ε（hcp）→α（bct）馬氏體轉變

（a）原始非SMAT樣品的TEM圖像和相關的面積衍射（SAD）圖案

（b-f）TEM圖像和與中心深度（b）不同深度的相關衍射圖案

圖2γ→ε相變

（a-b）HRTEM和（c）沿[110] /（1120）γε方向投影的MD模擬圖像

圖3?α/ε界面

（a,b）α/ε界面區域沿著[1120] / / [001]εα方向投影HRTEM（a）和原子MD模擬（b）圖像

（c）部分位錯在從γ到ε和最終α晶格的晶格演化中的作用示意圖

圖4?原子間距的測量結果

在ε/α擴散界面區域沿[1100]ε方向從ε到α的幾個代表性原子位置處的原子間隔的測量結果，表明原子間隔的逐漸減小由原子改組完成。

圖5?原子運動程序的比較

多態性（a，b）fcc-γ→hcp-ε→bcc-α'和（c）fcc-γ→hcp-ε→bct-αPDIMT的原子運動程序的比較

【總結】

本研究的新型模型預測了三個γ，ε和α晶格中任何兩個之間界面區域的原子排列和晶體缺陷。這些新發現將激發關于多態固相轉變和工程實踐的學術研究，以及如何通過利用和控制相變來進一步提高材料性能。

文獻鏈接：Shear and shuffling accomplishing polymorphic fccγ→hcpε→bct α martensitic phase transformation（Acta ?Mater., 2017, DOI:10.1016/j.actamat. 2017.07.016）

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