[论文解读] 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 21

一句话总结

本专著提出了一种铁基合金中马氏体生长的波模型，其中自组织的准纵向晶格位移波（DW）驱动快速的FCC-BCC转变。DW的频率约为10^10 sec⁻¹，形变振幅约为10⁻³，由非平衡d电子激发产生，将非均质形核与波介导的生长联系起来，为马氏体形成提供了动态物理机制。

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.

研究动机与目标

• 开发一个动态物理模型，解释铁基合金中FCC-BCC转变期间马氏体的快速生长。
• 确定非平衡d电子产生准纵向晶格位移波（DW）的条件。
• 建立非均质形核与波介导的马氏体生长之间的遗传联系。
• 提供从电子结构到宏观形貌的完整物理解释。
• 统一理解铁基体系中所有FCC-BCC转变变体的马氏体形成机制。

提出的方法

• 分析铁基合金的电子谱，识别有利于波激发的非平衡d电子态。
• 将FCC-BCC马氏体转变建模为由准纵向晶格位移波（DW）驱动的自组织过程。
• 将DW频率（约10^10 sec⁻¹）和形变振幅（约10⁻³）视为关键动力学参数。
• 研究电子动力学与晶格位移之间的耦合，以解释波的激发机制。
• 采用动力学方法将形核事件与后续波介导的晶体生长联系起来。
• 应用多尺度框架，连接电子尺度现象与宏观形貌结果。

实验结果

研究问题

• RQ1 非平衡d电子如何在FCC-BCC马氏体转变过程中产生准纵向晶格位移波（DW）？
• RQ2 铁基合金中DW启动所需的物理条件是什么？
• RQ3 非均质形核过程如何与波介导的马氏体生长在遗传上关联？
• RQ4 晶格位移波在马氏体晶体快速生长中起什么作用？
• RQ5 电子结构特征如何与马氏体的宏观形貌指标相关联？

主要发现

• FCC-BCC马氏体转变由自组织的准纵向晶格位移波（DW）驱动，其频率约为10^10 sec⁻¹。
• DW振幅产生的形变量约为10⁻³，与观测到的马氏体生长动力学一致。
• 非平衡d电子被确定为这些位移波激发的主要来源。
• 建立了非均质形核与马氏体形成过程中波介导生长之间的遗传联系。
• 波模型为铁基合金中所有FCC-BCC转变变体的马氏体形成提供了统一的物理机制。
• 该模型将电子结构现象与宏观形貌结果相结合，提供了全面的物理解释。