Ni4Ti3沉淀相对NiTi形状记忆合金相变行为的影响

采用第二近邻修正型嵌入原子势的分子动力学方法,建立了共格沉淀相与半共格沉淀相块状/柱状模型,模拟了温度诱发相变和应力诱发相变,分析了Ni₄Ti₃沉淀相对Ni Ti形状记忆合金相变行为的影响．结果表明,Ni₄Ti₃沉淀相本征应变诱发的弹性应力场对相变中马氏体变体类型、形核位置、分布等有重要影响.在温度诱发相变时,共格沉淀相促进部分马氏体变体的形核生长,能显著提高Ni Ti超弹性形状记忆合金的马氏体相变开始温度;在应力诱发相变时,Ni₄Ti₃沉淀相使马氏体早于无沉淀相区域形核,导致了相变应力降低、抑制了马氏体解孪,减小了应力-应变曲线的滞回环.     

动态压缩下马氏体相变力学性质的微观研究

使用分子动力学方法,模拟了活塞以恒定加速运动从一端压缩单晶铁（沿［001］晶向）发生马氏体相变的微观过程.根据模拟结果将上述压缩过程分为弹性压缩、晶格软化、相变（bcc至hcp）、超应力松弛和高压相弹性压缩五个阶段,对各阶段的原子滑移规律和应力变化特征做了详细分析.分析得出应力超过约10 GPa时,开始出现弹性常数软化行为;层错结构（fcc）和孪晶界为新相形核的两种缺陷,前者更为稳定;相变后粒子首先进入超应力松弛状态（即沿加载方向的偏应力呈现负值）,在应力超过约36 GPa粒子转变为高压相弹性压缩状态. 关键词： 分子动力学 单晶铁 相变 动态压缩     

Fe合金FCC-BCC原子尺度台阶型马氏体相界面迁移行为的分子动力学模拟研究

两相界面的原子尺度结构对相界面迁移行为具有重要影响.高分辨透射电子显微分析表明钢中马氏体相界面具有高度为若干原子层间距的台阶结构,然而目前Fe合金马氏体相变的模拟研究工作中绝大多数使用非台阶型相界面结构作为模拟初始模型.本文基于拓扑模型和相变位错理论构建了Fe合金FCC/BCC台阶型相界面初始模型,采用分子动力学模拟方法研究了Fe合金马氏体相界面的迁移行为.研究结果表明,当两相界面具有约束共格匹配关系及台阶结构时,体系发生FCC→BCC马氏体相变并呈现典型的非扩散切变特征;相变过程中FCC/BCC宏观尺度相界面沿其法线方向以(4.4±0.3)×10~2 m/s的速度迁移,且相界面在迁移过程中始终保持稳定的台阶结构和相对平直的宏观界面形貌特征;相变位错的滑移速度高达(2.8±0.2)×10~3 m/s,相变位错阵列沿台阶面的协同侧向滑移不仅是马氏体台阶结构宏观相界面迁移的微观机制,也是马氏体相变宏观形状应变的主要来源;采用分子动力学模拟方法获得的Fe合金马氏体相变晶体学特征参量与拓扑模型的解析解数值非常接近,相变产生的整体宏观形状应变由平行于相界面的剪切应变和垂直于相界面的法向应变两部分组成.     

纳米多晶铁的冲击相变研究

利用分子动力学方法研究了不同晶粒度的纳米多晶铁在冲击压缩下的结构相变过程,模拟结果表明:纳米多晶铁的冲击结构相变(由体心立方(bcc)结构 α 相到六角密排(hcp)结构 ε 相)发生的临界冲击应力在15 GPa左右.纳米多晶铁在经过弹性压缩变形后,晶界导致的塑性变形开始发生,然后大多数相变从晶界成核并最终发展为大规模相变.不同变形过程在应力和粒子速度剖面上能得到清晰的体现,并通过微观原子结构分析分辨.冲击压缩后的微观结构以晶界原子和以fcc结构原子充当孪晶界的hcp原子为主.晶粒度明显影响晶界变形及相变 关键词： 冲击相变 纳米多晶铁 冲击波 分子动力学     

一维应变加载下单晶铁结构转变的微观研究

采用嵌入原子势和分子动力学方法,模拟了单晶铁在一维应变条件下由体心立方（bcc）转变为六角密排（hcp）结构的微观过程. 当应变加载至相变临界值时,hcp相开始均匀形核并沿{011}晶面长大为薄片状体系.弹性常数C₃₁和C₃₂在相变前被逐渐硬化,C₃₃则在相变前出现软化行为;当体系完全相变后,上述各弹性常数显示开始随体积压缩而迅速硬化,温度效应对晶格具有软化作用,可削弱C₃₃的硬化和软化过程;样品在压缩过程可出现孪晶结构,孪晶结构使晶格发生剪切变形.混合相中,hcp相势能比bcc相高,最大剪应力方向与bcc相反向;系统的偏应力与hcp相质量分数近似呈线性关系. 关键词： 结构转变 分子动力学 一维应变     

NiAl合金纳米线弯曲形变行为的分子动力学模拟

本文采用分子动力学模拟研究不同条件下NiAl合金纳米线的弯曲形变行为。研究结果表明：NiAl合金纳米线弯曲过程包括弹性和塑性形变两个阶段，其中，在弹性形变阶段计算得到纳米线的弯曲模量为48.9 GPa,与已有计算结果接近；而纳米线塑性形变以应力诱发B2→L1₀马氏体相变为变形载体，且形变行为不依赖于体系温度、应变速率及纳米线尺寸等因素，即使在低温和高应变速率下纳米线也表现出良好的弯曲塑性和弯曲强度。此外，NiAl合金纳米线在弯曲作用下具有近零滞后的超弹性特征，弯曲形变在卸去载荷时可完全回复。     

Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶的两步热弹性马氏体相变及其应力应变特性

对具有两步完全热弹性的Ni_53.2Mn_22.6Ga_24.2单晶的物性采用多种测量手段进行了表征,特别研究了不同温度下的应力-应变特性.研究表明,热诱发的中间马氏体相变应变远大于马氏体相变应变.在较低的形变温度下,沿单晶母相［001］方向的压应力诱发的是两步马氏体相变,材料表现出赝弹性;在较高的形变温度下,只能观察到一步马氏体相变,材料展现出完全超弹性特性.此外,利用热力学理论分别计算了诱发马氏体相变和中间马氏体相变的临界应力与形变温度的关系,与实验测量得到的结果相符. 关键词： 马氏体相变 形状记忆效应 应变 超弹性     

镍基单晶高温合金γ/γ′（001）相界面上原子构型的分子动力学研究

用分子动力学方法研究了镍基单晶高温合金γ/γ′（001）相界面上三种各具特征的原子堆垛结构. 能量学计算发现，存在最优构型，动力学模拟显示不同构型的界面弛豫后，在相界面上都“成对”出现刃型错配位错. 相关计算表明体系能量、界面形成能及弛豫能都依赖于界面原子堆垛特征，而几何特征则具共性，即不同原子构型的界面具有同一的应力释放模式.     

镍基单晶高温合金γ/γ′（001）相界面上原子构型的分子动力学研究

用分子动力学方法研究了镍基单晶高温合金γ/γ′（001）相界面上三种各具特征的原子堆垛结构. 能量学计算发现，存在最优构型，动力学模拟显示不同构型的界面弛豫后，在相界面上都“成对”出现刃型错配位错. 相关计算表明体系能量、界面形成能及弛豫能都依赖于界面原子堆垛特征，而几何特征则具共性，即不同原子构型的界面具有同一的应力释放模式.     

Sn的分析型键级势

基于类似于Tersoff-Brenner模型的键级势架构, 从Sn的5种几何构型的基本物性第一性原理计算结果和实验结果出发, 通过Levenberg-Marquardt方法建立了Sn的分析型键级势.利用得到的相互作用势和分子动力学方法, 计算了Sn的β 相和体心四方晶体相的晶体结构、结合能、键距、键能以及体变模量, 并进而计算了Sn的α 和β 相的自由能、内能和熵随温度的变化.结果表明, β 相和体心四方晶体相的基本物性以及α↔β 相变温度计算结果与实验值符合良好, 建立的分析型键级势可用于Sn基钎料合金性质的大尺度分子动力学模拟. 关键词： 原子间相互作用势 Sn 分子动力学 第一性原理     

Heusler合金Mn2 NiAl的电子结构和磁性对四方畸变的响应及其压力响应

运用基于密度泛函理论的第一性原理的投影缀加波方法,对Hg₂CuTi型Mn₂NiAl在由立方结构至四方结构的畸变过程中电子结构和磁性的变化规律及其对压力响应的规律进行了研究.研究发现:在由奥氏体相到马氏体相的相变中,由于Ni-Mn(A)原子间距的减小而使得杂化程度增强,导致占据态的态密度向低能区域移动,体系的能量降低,致使在马氏体相中的稳定性增大;在从奥氏体相到马氏体相的相变中,能带变宽,成键作用加强,从而在马氏体相中的稳定性增大;在四方畸变过程中,总磁矩的变化主要来源于Ni原子磁矩的变化;计算得到Mn₂NiAl的零压体积弹性模量为125.69 GPa,其抗压缩性比其他常见的Heusler型合金弱. 关键词： 第一性原理 电子结构 磁性 四方畸变     

A study on the orientation inheritance in laminated NiAl produced by in situ reaction annealing

In order to promote the performance of B2 NiAl by texture control of orientation during in situ processing, phase transformation in laminated NiAl with bimodal grain size distribution manufactured by reaction annealing of Ni and Al foils has been studied. It turned out that there existed a Kurdjumov–Sachs orientation relationship (K–S OR) between parent Ni and product NiAl by crystallography analysis according to the electron backscatter diffraction (EBSD) results. The parent Ni did not transform to the product NiAl directly but via the formation of Ni₃Al firstly according to the transmission electron microscope (TEM) observation of the interface. This led to a new K–S OR between Ni₃Al and NiAl with a small atomic misfit, which made less residual stress generated through the formation of Ni₃Al than directly from the parent Ni.     

热磁预处理对Ni-Mn-Ga单晶磁学和力学性能的影响

研究了预先热磁处理对Ni_503Mn_287Ga₂₁单晶的磁学和力学性能的影响.首先将样品加热到居里温度之上让其冷却,冷却方式分为两种：一种是施加一定大小的磁场从高于居里温度冷却至室温,另一种是在样品经历顺磁-铁磁相变后但还未发生奥氏体-马氏体相变前施加相同大小和方向的磁场并冷却至室温.室温时的拉伸-压缩实验结果表明单晶样品在经历前一种处理后,其可逆应变、磁化强度的变化 （ΔM）比后一种处理的相应值要小很多.在后一种热磁处理的样品中,顺磁-铁磁相变发生后形成了自发磁畴,但这种磁畴不具有择优取向.在顺磁-铁磁相变结束后施加磁场,容易导致择优的马氏体准单畴出现,从而表现出大的可逆应变和ΔM.但对于前者,我们认为样品从居里温度降到室温过程中,其中的磁畴在相同的磁场作用下获得择优生长,形成大磁畴,导致磁诱导的强各向异性.这种择优取向的大磁畴在随后马氏体相变期间影响着马氏体的自发排列方式,不利于马氏体准单畴的出现,结果导致较小的可逆应变和ΔM. 关键词： 磁和力学锻炼 Ni-Mn-Ga单晶 铁磁和马氏体相变     

Surface composition effects on martensitic phase transformations in nickel aluminium nanowires

Atomistic simulations are utilized to quantify the effects of surface composition on stress-induced B2 to body centred tetragonal (BCT) martensitic phase transformations in intermetallic nickel aluminium (NiAl) nanowires. The simulations show that the phase transformation is observed in all considered cases, regardless of the material composition of the transverse {100} surfaces of the initially B2 wires. The results indicate that, for ?100? oriented B2 wires with {100} transverse surfaces, the {100} orientation and not the material composition of the {100} surfaces is the dominant factor in controlling the ability of NiAl alloys to undergo martensitic phase transformations at nanometer scales.     

Influence of Interfacial Stress on Microstructural Evolution in NiAl Alloys

A phase-field model for the phase transition between austenite and martensite and twinning between two martensitic variants is presented from our previous theory [1] with the main focus on the influence of interfacial stress that is consistent with the sharp interface limit. Each variant-variant transformation can be represented by only one order parameter. Thus, it allows us to get the analytical solution of interface energy and width. Coupled phase-field and elasticity equations are solved for cubic-to-tetragonal phase transformation in NiAl shape memory alloy. The effects of interfacial stress are studied for martensite-martensite interfaces in detail, which was absent in [1]. Additionally, stress and temperature-induced growth of the martensitic phase inside austenite and twining are simulated. Some of the nontrivial experimentally observed microstructures reproduced in the simulations [1] are analyzed in detail. It includes tip splitting and bending, and twins crossing. This theory can be extended for electric, reconstructive, and magnetic phase transformations.

     

Investigation of total and partial magnetic moments of Mn2NiAl with pressure at a several temperatures

ABSTRACT

The first principles calculations of structural and magnetic properties of the Heusler material Mn₂NiAl, have been studied using a full potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) within the density-functional theory (DFT). The phase stability of the cubic austenitic (L2₁₎ structure for Mn₂NiAl in both Cu₂MnAl (Fm3?m space group) and Hg₂CuTi (F43?m space group) type of structures with ferromagnetic and antiferromagnetic states, has been treated by applying the generalized gradient approximation proposed by Wu and Cohen (WC-GGA) alongside with the martensitic structure of Mn₂NiAl. The analysis of phase stability, cohesive energy and the calculated formation enthalpy of Mn₂NiAl reveal that the ferromagnetic MnMnNiAl is the most stable type of structure. Moreover, the calculated lattice parameters are found to be in good agreement with theoretical data. The variation of total magnetic moments M_T(μ_B), M_Mn (μ_B), M_Ni (μ_B) and M_Al (μ_B) in Mn₂NiAl with pressure at varying temperature (0, 273 and 344?K), have been calculated.     

Martensitic transformation in CeAg x In1−x and other lanthanide compounds

The CsCl-type compounds CeAg _x In_1–x have a martensitic phase transformation with properties similar to that in LaAg _x In_1–x , but with higher transition temperature. For other trivalent lanthanides, the temperature for the transition into the tetragonal low temperature phase decreases with increasing atomic number. In the Jahn-Teller like model for the phase transformation, this can be related to the increasing distance of the 5d-levels from the Fermi energy.     

Twin evolution near the phase transformation of In77.5Tl22.5

The evolution of the martensitic twin microstructure in In_77.5Tl_22.5 single crystals was investigated by atomic force microscopy. During the reverse martensitic transformation the twins gradually flatten to disappear completely at the austenite finish temperature. The experimentally determined temperature dependence of the height of the twin profile agrees with the theoretical predictions of Barsch and Krumhansl.     

A 20-resolved hadox study of BaTiO3

The fine structure of YBaCu₃O₇ is examined: Twin organization, planar defects, and structural phase co-existence are discussed in the context of the tetragonal to orthorhombic transformation. Heterogeneous nucleation of an insulating phase at the twin boundary and sub-grain boundaries is demonstrated. On the basis of the morphological observations, the transformation is classified as martensitic. Considering the role of twin in relieving the martensitic transformation strain, by producing a low strain energy habit plane, the feasibility of the formation of a twinless structure is discussed.     

低温时效处理对铁磁形状记忆合金Mn2NiGa的结构、相变和磁性能的影响

对在较低温度范围的时效处理铁磁形状记忆合金Mn₂NiGa的结构、相变和磁性进行了研究.研究发现,母相基体析出了细小的析出相,引起了晶格扭曲和畸变,导致了系统内产生了很大的内应力.在其浓度超过晶格的容忍度之后,提升了体系的马氏体相变温度,使母相在时效温度下转变成马氏体相,并在其中测量到高达900 Oe的矫顽力.由于这种马氏体相的逆相变温度大幅提高,外推获得其居里温度在530 K附近.细小析出相的粗化使内应力消失,样品又回到母相状态.观察到细小析出相粗化的两个阈值温度,分别为423 K和 关键词： 铁磁形状记忆合金 2NiGa')" href="#">Mn₂NiGa 时效处理 内应力