晶界诱导的马氏体相变：纳米尺度下形核、尺寸效应、三叉晶界效应、微观组织与相容性的相场研究
材料科学
2022-06-24 v1
摘要
本文发展了一种基于大变形的、热力学自洽的 Ginzburg-Landau 型多相相场(PF)方法，用于研究纳米尺度多晶材料中考虑界面结构应力的晶界(GB)诱导马氏体相变(MTs)。在该通用 PF 方法中，采用 N 个独立序参量描述奥氏体(A)↔马氏体(M)相变及 N(>1)个马氏体变体，并采用另外 M 个独立序参量描述多晶样品中的 M(>1)个晶粒。利用随 A↔M 相变相关序参量变化的变界面能，考虑了 MTs 过程中因结构重排引起的 GB 能量变化。针对具有对称平面倾转 GB 的双晶，绘制了随奥氏体 GB 宽度变化的 A、预马氏体与 M 之间相变温度的丰富相图。在具有对称或非对称平面或圆形倾转 GB 的各类双晶的正向与逆向相变中，探究了奥氏体 GB 宽度、MTs 引起的 GB 能量变化、GB 取向差、外加应变及样品尺寸等参数对相的非均匀形核及后续复杂马氏体微观组织演化的强烈影响。利用含三个对称平面倾转 GB 的三晶，也表明三叉晶界(TJ)能量及相邻 GB 的能量与宽度对形核和微观组织有强烈影响。研究了跨 GB 的微观组织相容性。绘制了跨 GB 与 TJ 区域的弹性与结构应力，这对理解 GB 与 TJ 在材料失效中的作用至关重要。
引用
@article{arxiv.2206.11329,
title = {Grain boundary-induced martensitic transformations: A phase-field study of nucleation, size-effect, triple junction-effect, microstructures, and compatibility at the nanoscale},
author = {Anup Basak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.11329},
year = {2022}
}