含应力产生缺陷的预相变材料对外部激励的响应：超弹性、超磁致伸缩、Invar 效应与 Elinvar 效应

我们考虑了一类具有静态应力产生缺陷（位错和共格纳米析出相）的预相变材料的通用情形，其温度接近但高于马氏体相变起始温度$M_s$。利用相场微弹性理论和三维模拟，我们证明了这些缺陷产生的局部应力会在预相变态中产生平衡态的纳米尺寸马氏体胚芽（MEs），这些胚芽是马氏体的取向变体。这是一种新型平衡：即马氏体胚芽与母相之间的热弹性平衡，其中马氏体胚芽的总体积和尺寸是平衡态内部热力学参数。这种热弹性平衡仅在存在应力产生缺陷时存在。将预相变态冷却至$M_s$或施加外部激励（应力或磁场），会导致热弹性平衡发生移动，表现为马氏体胚芽的可逆无滞后生长，从而产生由马氏体胚芽引起的巨大宏观应变。特别是，该效应可与某些铁电体在居里点以上观察到的弥散相变相关联。研究表明，若施加场为应力，马氏体胚芽产生的应变是巨大的并表现为超弹性；若马氏体（或奥氏体）具有铁磁性且施加场为磁场，则表现为超磁致伸缩。一般而言，若母相和马氏体相具有不同的铁性性质，含缺陷的材料可成为具有巨大多铁响应的多铁体。最后，马氏体胚芽产生的应变可以解释或至少有助于解释通常在预相变奥氏体中观察到的 Invar 效应和 Elinvar 效应。只有当缺陷与马氏体胚芽之间的相互作用为无限长程时，热弹性平衡及所有这些效应才存在。