本書針對(duì)智能材料中的馬氏體相變及馬氏體，采用理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)其熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、形態(tài)學(xué)等進(jìn)行多尺度探究，旨在促進(jìn)新型智能材料的深入研究及應(yīng)用開發(fā)。全書共8章：第1、2章論述馬氏體相變的非線性特征及平均場(chǎng)理論；第3章基于量子力學(xué)研究馬氏體預(yù)相變的晶格動(dòng)力學(xué)；第4章利用*性原理研究母相和馬氏體的電子結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性；第5章研究相變、層錯(cuò)、長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)；第6章利用相場(chǎng)方法研究馬氏體相變形態(tài)學(xué)的相場(chǎng)模擬；第7章多層次論述馬氏體相界面科學(xué)與工程；第8章研究FCC-FCT馬氏體相變的表面形貌特征。
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目錄
《博士后文庫(kù)》序言
序言
前言
第1章 馬氏體相變的非緝性特征 1
1.1 引言 1
1.2 FCC-HCP 馬氏體相變中的非線性特征 1
1.2.1 非線性阻尼和非線性模量 1
1.2.2 非線性電阻 3
1.3 形狀記憶效應(yīng)的非線性特征 4
1.3.1 物理模型 4
1.3.2 預(yù)應(yīng)變的影響 7
1.3.3 晶粒尺寸的作用 8
1.3.4 單變體與訓(xùn)練 9
1.3.5 合金設(shè)計(jì) 9
1.4 FCC-FCT 馬氏體相變中的非線性特征 12
1.4.1 非線性內(nèi)輯 13
1.4.2 頻率對(duì)模量的影響 16
1.4.3 升降溫速率對(duì)模量的影響 18
1.4.4 非線性熱效應(yīng) 19
1.4.5 非線性模量的調(diào)控機(jī)制 21
1.4.6 模量-溫度-成分相圖 26
1.5 局域軟模的相場(chǎng)驗(yàn)證 27
1.5.1 局域軟模 27
1.5.2 相場(chǎng)模型方法 28
1.5.3 局域軟模的演化過(guò)程 29
1.6 小結(jié) 36
參考文獻(xiàn) 37
第2章 非線性馬氏體相變的平均場(chǎng)理論 39
2.1 引言39
2.2 FCG-HCP 馬氏體相變的Landau 理論 40
2.2.1 序參量的定義及描述 40
2.2.2 Landau 自由能 41
2.2.3 FCC-HCP馬民體相變的分析與討論 41
2.3 FCC-HCP 馬氏體相變的層錯(cuò)-軟膜耦合機(jī)制 46
2.3.1 馬民體E相變 46
2.3.2 馬氏體遙相變 47
2.3.3 層錯(cuò)-軟膜耦合機(jī)制 48
2.4 與FCC-HCP 馬氏體相變關(guān)聯(lián)的反鐵磁相變 50
2.4.1 室溫下的M-H曲線 50
2.4.2 不同磁場(chǎng)下的M-T 曲線及磁相圖 51
2.4.3 不同升降溫速率下的M-T 曲線及磁相圖 53
2.4.4 Landau模型 55
2.5 基于FCC-FCT 馬氏體相變與反鐵磁相變桐合的應(yīng)變分析 56
2.6 小結(jié) 57
參考文獻(xiàn)58
第3章 馬氏體預(yù)相變的晶格動(dòng)力學(xué) 59
3.1 引言 59
3.2 馬氏體預(yù)相變的電-聲機(jī)制 59
3.2.1 系統(tǒng)的哈密頓量 59
3.2.2 馬民體預(yù)相變的驅(qū)動(dòng)力 60
3.2.3 馬民體預(yù)相變的形核率 61
3.2.4 馬氏體預(yù)相變的非線形特征 62
3.2.5 計(jì)算結(jié)果與討論 63
3.3 馬氏體預(yù)相變的磁-聲機(jī)制 65
3.3.1 系統(tǒng)的哈密頓量 65
3.3.2 預(yù)相變的比熱容 68
3.3.3 預(yù)相變的聲子阻尼效應(yīng) 69
3.3.4 預(yù)相變過(guò)程中的磁化率 71
3.4 w相變的電-聲機(jī)制 74
3.4.1 w相變 74
3.4.2 系統(tǒng)的哈密頓量 74
3.4.3 w相變的驅(qū)動(dòng)力 76
3.4.4 w相變的形核率77
3.4.5 電荷密度波 78
3.4.6 w相變的非線性特征 79
3.5 磁場(chǎng)下的馬氏體預(yù)相變 80
3.5.1 磁場(chǎng)對(duì)預(yù)相變的影響 80
3.5.2 磁場(chǎng)下的系統(tǒng)哈密頓量 80
3.5.3 磁場(chǎng)下的驅(qū)動(dòng)力關(guān)系式 82
3.5.4 計(jì)算結(jié)果與分析 83
3.6 小結(jié) 84
參考文獻(xiàn) 84
第4章 母相和馬氏體的電子結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性 88
4.1 引言 88
4.2 Fe 基合金相的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 88
4.2.1 原子團(tuán)的構(gòu)造 88
4.2.2 計(jì)算結(jié)果和討論 89
4.3 間隙原子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 基合金馬民體的電子結(jié)構(gòu) 102
4.4.1 結(jié)構(gòu)模型與計(jì)算方法103
4.4.2 自旋磁矩 104
4.4.3 態(tài)密度 106
4.4.4 點(diǎn)陣常數(shù)對(duì)費(fèi)米能級(jí)的影響 109
4.5 Ni-Mn-Ga 合金的電子結(jié)構(gòu) 109
4.5.1 結(jié)合能 109
4.5.2 費(fèi)米能級(jí) 111
4.5.3 原子同的交互作用能 111
4.5.4 鍵級(jí)113
4.5.5 總態(tài)密度 114
4.5.6 電荷差分電荷密度 115
4.6 小結(jié) 116
參考文獻(xiàn) 117
第5章 智能材料中的馬氏體相變熱力學(xué) 119
5.1 引言 119
5.2 FαrHCP 馬氏體相變熱力學(xué) 119
5.2.1 熱力學(xué)計(jì)算方法 120
5.2.2 計(jì)算結(jié)果與相關(guān)討論120
5.3 層錯(cuò)熱力學(xué) 122
5.3.1 層錯(cuò)能的計(jì)算 122
5.3.2 溫度對(duì)層錯(cuò)能的影響規(guī)律 126
5.4 Fe 基合金過(guò)渡相的熱力學(xué)穩(wěn)定性 132
5.4.1 長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)討算模型 133
5.4.2 熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果與分析 136
5.5 FCC-FCT 馬氏體相變熱力學(xué) 137
5.5.1 熱力學(xué)計(jì)算方法 137
5.5.2 計(jì)算結(jié)果與分析 139
5.6 馬民體相變熱滯的理論計(jì)算 143
5.6.1 相變熱滯的材算模型 143
5.6.2 Fe-Mn-Si 合金熱滯的估算結(jié)果 146
5.7 小結(jié) 147
參考文獻(xiàn) 148
第6章 馬氏體相變形態(tài)學(xué)的相場(chǎng)模擬 151
6.1 引言 151
6.2 晶粒尺寸對(duì)馬氏體形態(tài)學(xué)的影響規(guī)律 152
6.2.1 單晶中馬氏體相變的尺寸效應(yīng) 152
6.2.2 多晶中馬氏體相變的尺寸效應(yīng) 154
6.2.3 馬氏體單變體的尺寸效應(yīng) 156
6.2.4 晶粒尺寸影響馬民體形態(tài)學(xué)的內(nèi)在機(jī)理 158
6.2.5 應(yīng)力狀態(tài)對(duì)相變的影響 160
6.2.6 應(yīng)變矩陣的類型對(duì)馬氏體形態(tài)的影響 163
6.3 連續(xù)應(yīng)力對(duì)馬氏體形態(tài)學(xué)的影響規(guī)律 164
6.3.1 連續(xù)拉應(yīng)力的影響 164
6.3.2 連續(xù)壓應(yīng)力的影響 173
6.4 循環(huán)應(yīng)力下的馬氏體形態(tài)學(xué) 183
6.4.1 循環(huán)拉應(yīng)力 183
6.4.2 循環(huán)壓應(yīng)力 186
6.5 應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變 190
6.5.1 初始組織 190
6.5.2 正應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變 191
6.5.3 切應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變 192
6.5.4 應(yīng)變誘發(fā)馬民體相變的微觀機(jī)制 193
6.6 小結(jié) 195
參考文獻(xiàn) 196
第7章 馬氏體相界面科學(xué)與工程 199
7.1 引言 199
7.2 馬氏體相界面熱力學(xué) 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 馬氏體相界面的電子結(jié)構(gòu) 212
7.3.1 馬民體孿晶界面的電子結(jié)構(gòu) 212
7.3.2 過(guò)渡金屬摻雜對(duì)馬民體孿晶界面電子結(jié)構(gòu)的影響 215
7.3.3 稀土元素?fù)诫s對(duì)馬氏體孿晶界面電子結(jié)構(gòu)的影響 220
7.4 馬氏體相界面應(yīng)力 223
7.4.1 初始組織狀態(tài) 223
7.4.2 工維界面應(yīng)力分析 224
7.4.3 切變模量的影響 226
7.5 馬氏體相界面動(dòng)力學(xué) 227
7.5.1 馬民體長(zhǎng)大的二維界面運(yùn)動(dòng)方程 227
7.5.2 方程的求解 229
7.6 馬氏體相變的界面吸引子模型 234
7.6.1 界面運(yùn)動(dòng)方程 235
7.6.2 相平面分析 235
7.6.3 界面運(yùn)動(dòng)方程的解 236
7.7 馬氏體界面的起散結(jié)構(gòu)模型 240
7.7.1 構(gòu)成耗散結(jié)構(gòu)的條件 240
7.7.2 運(yùn)動(dòng)相界面的結(jié)梅模型 241
7.8 小結(jié) 242
參考文獻(xiàn) 244
第8章 FCC-FCT馬氏體相蠻的表面形貌學(xué)研究 247
8.1 引言 247
8.2 基于孿晶切變的FCC-FCT 馬氏體相變晶體學(xué) 248
8.2.1 理論刮算模型 248
8.2.2 FCC-FCT 馬民體相變晶體學(xué)解析解 253
8.2.3 計(jì)算結(jié)果分析與討論 254
8.3 FαrFCT 馬氏體相變的原位金相觀察 256
8.4 高溫下FCC-FCT 馬氏體孿晶逆相變的原位AFM 研究 257
8.4.1 DMA 分析FCC-FCT 馬氏體相變的特征溫度 258
8.4.2 原位XRD 馬民體晶體結(jié)構(gòu)分析 259
8.4.3 原位AFM 表面形貌觀測(cè)與分析 259
8.4.4 FCC-FCT 馬民體逆相變的級(jí)別 262
8.5 低溫下FCC-FCT 馬氏體孿晶切變的原位AFM 研究 263
8.5.1 不同頻率下DMA 測(cè)量 263
8.5.2 原位XRD 晶體結(jié)構(gòu)分析 265
8.5.3 原位AFM 表面形貌分析 265
8.5.4 表團(tuán)浮突角分析 269
8.6 小結(jié) 270
參考文獻(xiàn) 271
編后記 273
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