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什么是马氏体相变?

马氏体相变是指“替换原子经无扩散位移(均匀和不均匀形变),由此产生形状改变和表面浮凸,呈不变平面特征的一级、形核-长大型的相变。或简单地称马氏体相变为: 替换原子无扩散切变(原子沿相界面做协作运动),使其形状改变的相变” [25】。相变过程中,高温相通常被称为母相或奥氏体相,低温相被称为马氏体相;母相由于具有较高对称性,将转变为若干具有相同结构,但位向不同的马氏体变体。相邻变体间关系为孪晶。热形成马氏体变体以变体组的形式存在,每组由三个马氏体变体组成,同一组内的变体间具有良好的自协作关系以协调马氏体的弹性应变根据马氏体相变热力学,马氏体相变可分为热弹性马氏体相变与非热弹性马氏体相变。


热弹性马氏体相变的特征主要有较小的驱动力与相变滞后、可移动的孪晶界面以及晶体学可逆性等,而非热弹性马氏体相变则相反[27]。大部分形状记忆效应与超弹性现象均来自于热弹性马氏体相变。母相与马氏体相在结构上存在显著差异,致使相变过程中合金的电阻率、热恰以及磁化率等物理性质均发生变化。这些物理量随温度的变化可用来表征马氏体相变行为。

在分析热诱发马氏体相变行为时,电阻法[28]与差示扫描量热法 [16]是目前广泛采用的两种手段,如 图 1-2所 示 。为避免产生混淆,本书采用广为接受的马氏体相变特征温度表示方法,具体如下:

Ms—— 冷却时马氏体相变起始温度;
Mf——冷却时马氏体相变结束温度;
Mp—— 冷却时马氏体相变峰值温度;
As—— 加热时马氏体逆相变幵始温度;
Af——加热时马氏体逆相变结束温度;
Ap—— 加热时马氏体逆相变峰值温度。

电阻法(a)与差示扫描量热法(b)测得的形状记忆合金中的热诱发马氏体相变行为示意图


电阻法(a)与差示扫描量热法(b)测得的形状记忆合金中的热诱发马氏体相变行为示意图


 

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