[論文レビュー] THE WAVE MODEL OF MARTENSITE GROWTH FOR THE − TRANSFORMATION OF IRON-BASED ALLOYS

М. П. Кащенко|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2010

Microstructure and Mechanical Properties of Steels参考文献 51被引用数 21

ひとこと要約

この紀行は、鉄系合金におけるマルテンサイト成長の波動モデルを提唱し、自己組織的・準縦方向格子変位波（DW）が急速なFCC-BCC転移を駆動することを示している。DWは周波数~10^10 sec⁻¹、歪み振幅~10⁻³を示し、非平衡状態のd電子によって生成される。これにより、不均一核生成と波動媒長成長を結びつける動的物理的メカニズムが提示され、マルテンサイト形成に新たな動的メカニズムが提供される。

ABSTRACT

This book is the first monograph in the scientific literature, dedicated to the FCC-BCC transformation in iron-based alloys, in which the dynamical approach is used for the explanation of the martensite growth stage. The rapid growth of a cooling martensite crystal is considered as a self-organized process controlled by the quasi-longitudinal lattice displacement waves (DW). The regime of the DW initial excitation is rigid. DW have the frequencies ~$10^{10} sec^{-1}$ from the hypersound band and the amplitudes providing the level of deformation ~$10^{-3}$. The conditions that are necessary for the generation of DW by non-equilibrium d-electrons are analyzed. A wide range of questions (from peculiarities of the electronic spectrum to macroscopic morphological indicators), connected with the physical interpretation of the FCC-BCC martensitic transformation in iron-based alloys, is discussed. The short review of results having fundamental meaning for the creation of a physical model describing the martensite nucleation process is given in the monograph's conclusion. It is shown, that processes of the heterogeneous nucleation and wave growth have the genetic connection to the FCC-BCC martensitic transformation. The short review of the last author's results revealing features of the physical mechanisms controlling processes of martensite crystal formation for all alternatives of the FCC-BCC martensitic transformation is given in the monograph's epilogue.

研究の動機と目的

• 鉄系合金におけるFCC-BCC転移の間のマルテンサイトの急速な成長を説明する動的物理的モデルを構築すること。
• 非平衡状態のd電子が準縦方向格子変位波（DW）を生成する条件を特定すること。
• 不均一核生成と波動媒長マルテンサイト成長との遺伝的関連を確立すること。
• 電子構造から巨視的形態に至るまでの変換を包括的に物理的に解釈すること。
• 鉄系系におけるFCC-BCC転移のすべての変種におけるマルテンサイト形成の理解を統一すること。

提案手法

• 波動励起に適した非平衡状態のd電子状態を特定するために、鉄系合金の電子スペクトルを分析する。
• FCC-BCCマルテンサイト転移を、準縦方向格子変位波（DW）によって駆動される自己組織的プロセスとしてモデル化する。
• DW周波数（ハイパーサウンド帯域内：~10^10 sec⁻¹）および歪み振幅（~10⁻³）を、主要な動的パラメータとみなす。
• 電子ダイナミクスと格子変位の結合を検討し、波動生成メカニズムを説明する。
• 核生成イベントとその後の波動媒長結晶成長を結びつける動的アプローチを用いる。
• 電子レベルの現象から巨視的形態的結果へとつながるマルチスケールフレームワークを適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非平衡状態のd電子は、FCC-BCCマルテンサイト転移中にどのように準縦方向格子変位波（DW）を生成するのか？
• RQ2 鉄系合金におけるDWの開始に必要な物理的条件は何か？
• RQ3 不均一核生成プロセスは、どのように波動媒長マルテンサイト成長と遺伝的に関連づけられるか？
• RQ4 格子変位波は、マルテンサイト結晶の急速な成長にどのような役割を果たすか？
• RQ5 電子構造の特徴は、マルテンサイトの巨視的形態的指標とどのように関係するか？

主な発見

• FCC-BCCマルテンサイト転移は、周波数~10^10 sec⁻¹の自己組織的準縦方向格子変位波（DW）によって駆動される。
• DWの振幅は、観察されたマルテンサイト成長ダイナミクスと整合する約10⁻³の歪みレベルを生じる。
• 非平衡状態のd電子が、これらの変位波の励起の主な源であると特定された。
• 不均一核生成と波動媒長成長との間の遺伝的関連が確立された。
• 波動モデルにより、鉄系合金におけるFCC-BCC転移のすべての変種におけるマルテンサイト形成を統一的に説明する物理的メカニズムが提供された。
• モデルは、電子構造の現象と巨視的形態的結果を統合し、包括的な物理的解釈を提供した。