排位移相变中的电子显微镜研究

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1992.02.014 第14卷第2期 北京科技大学学报 Vol,i4 No.2 1992年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing March 1992 排位移相变中的电子显微镜研究 吴杏芳·陈奇志·陈清·柯俊· 摘要：利用电子显微镜研究了近等原子比TiNi合金及F℃-Ni~V-C合金中的位移型相 变。研究表明：应力（包括内应力）明显地影响点阵的稳定性。张应力有利于与R相及马 氏体相形核有关的软模。证实了电子衍射谱上漫散射条纹的出现是由于具有极化 的声子模软化。R相形核于Ti1:Ni14处，其规则外形是畸变能与界面能的棕合效果。 F©-Ni-V,C合金中的特殊位错组态一在长环形位错内塞积者较高密度的短位错列一是蝶 状马氏体的核胚。此类位错组叁提供了马氏体相变所必需的二次切变。 关键词：位移型相变，马氏体，R相，成核，铁模 TEM Study of Displacive phase Transformation Wu Xingfang Chen Qizhi Chen Qing Ke Jun ABSTRACT:The displacive phase transformation in an appoximately equiatomic Ti-Ni alloy and Fe-Ni-V-C alloy has been studied by TEM.The results show that the stress has strong effects on the lattice instability.A tensile stress promotes soft modes which relate to the nucleation of the R-phase and the Martensite phase,It has been identified that the diffuse streaks in the electron diffraction arise from the softening of phonons which polarization vectors which results from the softening of C.The R-phase nucleus formed on the plate of TiiNi1 where a tensile stress field was good to R-transfor- mation.The regular shape of the R-phase is the comprehensive effect of strain energy and interface energy.The special dislocation constitution has been 1991-10-13收稿 ·材料物理系(DePt,of Material5 Physics) 206

第1 4卷第 2 期 1 99 2 年 3 月 北 京 料 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i t y o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i j i n g V o l . i 4 N o 。 2 M a r e h 19 9 2 排位移相变中的电子显微镜研究 吴 杏 芳 ’ 陈奇 志 ’ 陈 清 ’ 柯 俊 ’ 摘 要 : 利 用电子显徽镜研究了近等原子比TI N 语金及Fe 一 N i 一 v 一 c 合金申 的 位移型 相 变 。 研究表明: 应力 ( 包括 内应力 ) 明显地影响点 阵的德定性 。 张应力有利于与 R 相 及 马 氏体相形 核有关 的软模 。 证实了电子衍射 谱上 漫散 射 条纹的 出 现是 由于 具有 极 化 的声子模软化 。 R 相形核于 T i l N i 1 4 处 , 其规 则外形是畸变能与界面能 的综 合 效 果 。 F e 一 N 卜y 一 C 合金中的 特殊 位错组态一在长坏形位 错内塞积着较高密度的短位错 列一 是 操 状马氏体的 核胚 。 此类位错组态提供 了马 氏体相变所必需 的二次切 变 。 关健词 : 位移型相变 , 马 氏体 , R 相 , 成核 , 软模 T E M s t u d y o f D i s P l a e i v e p h a s e T r a n s f o r m a t i o n 甲 u X i n 夕 f 口” 夕 . C h e o Q 宕z h ` . C h e o Q f ” 夕 . K e uJ fz . A B S T R A C T : T il e d i , p l a e i v e p h a s e t r a n s f o r m a t i o n i n a n a p p o x i m a t e l v e q u i a t o m i e T i 一 N 1 a l l o y a n d F e 一 N i 一 V 一 C a l l o y h a s b e e n s t u d i e d b y T E M 。 T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s t r e s s h a s s t r o n g e f f e e t s o n t h e l a t t i e e i n s t a b i l i t y 。 A t e n s i l e s t r e s s p r o m o t e s s o f t m o d e s w h i e h r e l a t e t o t h e n u e l e a t i o n o f t h e R 一 p h a : e a n d t h e M a r t e n s i t e p 五a s e 。 I t 五a s b e e n i d e n t i f i e d t五a t t h e d i f f u s e s t r e a k s i n t h e e l e e t : o n d i f f r a e t i o n a r i s e f r o m t五e s o f t e n i n g o f p h o n o n s w h i e h < 2 1一》 p o l a r i z a t i o n v e e t o r s w h i e h r e s u l t s f r o m t h e s o f t e n i n g o f C . r r ( 1 1 1 ) 。 T h e R 一 p h a s e n u e l e u s f o r m e d o n t h e p l a t e o f T i 1 i N i : ` w h e r e a t e n s i l e s t r e s s f i e ld w a s g o o d t o R 一 t r a n s f o r - 扭 a t i o n 。 T il e r e g u l a r s h a p e o f t h e R 一 p h a s e 1 5 t h e e o m p r e h e n s i v e e f f e e t o f s t r a i n e n e r g y a n d i n t e r f a e e e n e r g y . T 五e s p e e i a l d i s l o e a t i o n e o n s t i t u t i o n h a s b e e n 1 9 9 1 一 1 0 一 1 3 收 稿 材料物理系 ( D e P r . o f M a t e r i a l s P h y s i c s ) 2 0 6 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1992. 02. 014

observed in Fe-Ni-V-C alloy.Au array of shorter dislocation which 6=1/2 Co 11 Jree piled up within long envelope dislocation with 6=1/20110Je.It provide necessary atomic displacement (in double-shear)and can transform into butterfly martensite. KEY WORDS:displacive phase transformation,martensite,R-phase,nucleus, soft modes 1相变前兆一软模的形式 近等原子比的TiNi合金随着温度下降，B2母相(CsCI结构)向菱面体R相的转变以及 B2相向单斜马氏体的转变均属位移型相变。试样的历史条件如应力、热循环以及时效处理 均明显地影响着相变过程。图1为Ti-51at%Ni试样同一区域拉伸过程的动态电子衍射图1)。 拉伸前，为典型的B2相（图1a),经e=5.0%变形后，衍射谱出现标志R相的1/3◆额 外斑点，说明应力诱发了R相，并出现了非辐射状的漫散射条纹（图1b)。当ε=10.3%时，这种 条纹逐渐消失，呈现马氏体衍射班点（图1c)。图2a、2b分别为退火试样(700℃保温40min后 炉冷)以及在拉应力0=57MPa条件下于0℃~160℃间经历了14周循环的试样衍射花样，其 明显差异是图2b中出现的较强的漫散射条纹和衍射斑点的宽化现象：2)，漫散射条纹的取向 图1拉伸过程中Ti-Ni合金中的结构变化 〔111B2e c=0%(a),c=5.0%福射花岸现漫散射条致（儿），c=1.03%漫散射条纹消尖，形成马氏体(c) Fig.1 In situ TEM observation of stress-induced transformation in Ti-Ni Alloy.[111]B2 diffraction pattern 207

1招ottI 。 il1 o b s e r v e d i n F e 一 N i 一 V 一 C a l l o y . A ri a r r a y 〔0 1 1 〕 : 。 。 p i l e d u p w i t h i n l o n g e n v o l o p e p r o v i d e n e e e s s a r y a t o m i e d i s p l a e e m e n t ( i n b 抓 t t e r f l y m a r t e n s i t e . o f s h o r t e r d i s 1 0 e a t i o n w h i c h 6 二 d i s l o 。 a t z o n w i t h b = 1 / 2〔 1 1 0〕 : 。 。 d o u b l e 一 s h e a r ) a n d t r a n s f o r m K E Y W O R D S : d i s p l a e i v e p if a s 。 s o f t m o d e s t r a n s f o r m a t i o n , m a r t e n s i t e , h a s e , n u e l e u s , np 早ca 1 相变前 兆一软模 的形 式 近 等原 子比 的 T I N i合 金随 着温度 下降 , B Z母 相 ( C s CI 结 构) 向菱面体 R 相的 转变 以 及 B : 相 向单斜 马 氏体的转变均 属 位移 型相 变 。 试样 的历史 条件如应力 、 热循 环 以 及时 效 处 理 均 明显地 影响 着相 变 过程 。 图 1 为 iT 一 5 1 a t 肠 N i试样 同一区域拉伸过程 的 动态 电子 衍射图 〔 ` ’ 。 拉 伸前 , 为典型 的 B : 相 ( 图 l a ) , 经 。 = 5 . 0 写变 形后 , 衍射谱 出现标志 R 相 的 1 / 3 , 额 外斑 点 , 说 明应 力诱 发 了R 相 , 并出现 了非 辐 射状的 漫散 射 条 纹 ( 图 l b ) 。 当 。 = 1 0 . 3 % 时 , 这 种 条纹逐 渐消 失 , 呈现马 氏 体衍 射斑 点 ( 图 I c ) 。 图Z a 、 2b 分 别为退 火试 样 ( 7 0 0 ℃ 保 温 4 Om in 后 炉冷 ) 以及在拉应力 , = 57 M P a 条件下 于。℃ 一 1 60 ℃ 间经历了 14 周 循环 的试 样 衍射花样 , 其 明显 差异是图 b2 中出现的较强 的漫 散射 条纹和衍射斑点 的宽化现 象 〔 “ 〕 , 漫散射条 纹 的 取 向 图 1 拉 伸过程 巾 T i 一 N i 合金中的结构变化 〔 1 11 〕B Z 。 : = 。写 a( ) , ￡ 二 5 . 。 写衍射 花样旱 现漫散射条纹 ( b ) , ￡ ” 儿 03 % 漫散射条纹消失 , 形成马氏体 ( c) F 19 . 1 I n s i t u T E M o b s e r v a t i o n o f s t r e s s 一 i n d u e e d t r a n s f o r m a t i o n i n T 主 一 N 1 A 1 l o y . 〔 2 1 1〕 。 2 d i f f r a e t i o n P a t t e r n 2 0 7

有·、·、·等。比较试样在560℃时效1.5h(图3a,b,c)24.5h后 (图3d)的电子衍射花样（图3）可见，尽管衍射谱均为基体B,结构和Ti:1Ni14折出相的衍 图2热循环前、后的电子衍射花样，遇火试样(a);经14周（σ=7MPa)热循环试摔（山） Fig.2 Diffraction pattern in the annealed specimen (a),in the specimen which had undergone 1icycle (o=57MPa) 图3Ti-Ni合金时效1,5h(a,c)及24,5h(b,d)后的1T1门、〔110)电子衍射谱 Fig-3 Electron diffraction pattren of the specimen aged for 1.5h (a,c)and for 24.5h (b,d)in Ti-Ni alloy 射花样的迭加，但前者有较强的漫散射条纹，而后者较弱。这是由于折出相与母相的取问关 系为(111)r11w114‖{111}B2,其(111)面为共格界面，法向错配度最大。6=-2.990， 使其在基体中产生了较强的张应力，延长时效时间，析出相与母相的界面由共格转变为半共 格甚至非共格，内应力大为减弱。上述结果表明，无论是外应力、热循环引入的内应力以及时 208

有 ` 、 ` 、 姐 3 2 > ` 等 。 比较试样在弓6 0 ℃ 时效z . s h ( 图 3 a , b , e ) 2 4 . 5h 后 ( 图 3 d) 的电子 衍射花 样 ( 图 3 ) 可 见 , 尽管衍射谱均为 基 体 B : 结 构和 T i ; : N i , ; 折 出相 的衍 图 2 热循环前 、 后的电子 衍射花样 , 退火 试样 ( : ) ; 经 刊 周 ( 丁 二 打 M P : ) 热 循 环试 祥 l( ) F 19 . 2 D i f f r a C t i o n P a t t e r n i n t h e : n n e a l e d s P : C i m e n ( a ) , i n t h e s P e e i m e n w h i e h h a d u n d e r g o n e l 生e y C l e ( J = J 了M p “ ) 图 3 T i 一 N i 合金时 效 1 . 5h ( a , e ) 及 2 4 . s h ( b , d ) 后的 〔 z T I 〕 、 〔 1 1 0〕电子衍射 谱 F 19 · 3 E l e e t r o n d i f f r a e t i o n P : t t r e n o f t h e s P e e i tn e n a g e d f o r z . s h ( a , C ) a n d f o r Z 理 . s h ( b , d ) i n T i 一 N i a l l o y 射 花样的 迭加 , 但 前者有较强的 漫散射条纹 , 而后 者 较弱 。 这 是 由于折 出相与 母相 的取 问 关 系 为 ( 1 1 1 ) T j : ` N , , ; }1 { 1 1 1 } B : , 其 ( 1 1 1 ) 面 为共格界面 , 法 向错配 度最大 。 d = 一 2 . 9 9 0 , 使其在基体 中产生 了较强 的张应 力 , 延 长时 效 时 间 , 析 出相 与母相 的 界面 由共格转 变 为 半 共 格甚 至 非共格 , 内应 力大为 减 弱 。 上述 结果 表 明 , 无 论是外应 力 、 热 循环 引人的 内应 力以及时 2 0 8

效过程中产生的T1,:i:4析出相引起的基体内应力均会引起电子衍射花样中漫散射条纹的 出现。这种条纹随着新相的出现而消失，证实了相变前期存在着晶格的失稳软化。 弹性力学计算表明，应力对方向的有效弹性常数C。:【111,的作用强于对剪切 弹性常数的影响。张应力尤其促进了C。1?111,的软化，也即方向原子结合力的减 弱有利於方向的原子运动。根据一级漫散射强度计算，当B2相的CsC1单胞所包含的 2个原子的极化矢相等，并沿着[111)方向时，则一级漫散射强度将形成一个(111)·漫散射 面8，其法线方向是〔111)。当这些漫散射面与Ewald球相截时，就可以观察到非辐射状的 漫散射条纹。由于电子束相对於晶体方位的不同，在各个（口w)·倒易面上呈现出各种不同 方向的非辐射状的漫散射条纹。理论计算完满地解释了电子衍射谱上所观察到的·、 ·、·等不同取向的漫散射条纹（图3）。证实了相变前期，存在着 方向极化矢的声子模软化，张应力的存在促进这类软模的软化，而诱发新相。 2马氏体核胚的研究 在Fe一27.6Ni一0.89V一0.05C合金谇火后的电镜试样中，于马氏体附近观察到一些特殊 的位错组态，即在奥氏体基体中分布着大量的~一端封闭的长环型位错，个别长环型位错内塞 积普密度较高的位错列《)，如图4a所示。该区域的电子衍射花样（图4b)分析表明，由于 该谱r4/rB≈1.0.<AOB=55°，故此谱既不属于〔111门b.。.。(体心立方中ra=r8,而 <A0B=60°)，也不为〔011门t,。.。(面心立方晶体中<A0B=55°，但r4/rB≠1.0)。证 实了该位错组态引起的晶格畸变使得所在区域的晶体结构处于面心立方和体心立方之间。电 镜的原位观察实验表明，将试样拉伸或冷却时，该位错结构可以转变为蝶状马氏体，故称为 马氏体的核胚。 利用衍射衬度理论及迹线分析方法，测得塞积位错的布氏矢量b1=1/2C110):.。.,位 错线方向u1=〔2i3)1.。.。；对于发夹型位错，62=C011):.。.u2C2531.。.。（图5a)。据 此分析了马氏体形核过程中原子的位移。位错41和42共处于(111)：.。.。面内，图5b小OA 和OB,其布氏矢量可进行如下分解： 图M·附近的静殊位错组态一马氏体核还及其电子行射谱 F ig,4 Nucleus near a pre-formed martensite plate in Fe-Ni-V-C Alloy and the diffraction pattern 209

效 过程中产生的T i , ; N i : ; 析出相 引起的基体内应力均会 引起电子衍射花样中漫散射条纹 的 出现 。 这 种条纹随着新相 的 出现而 消失 , 证 实 了相 变前期 存在着晶格 的失 稳软化 。 弹 性 力学 计算表 明 , 应 力对 方 向 的 有效 弹性 常数 C 。 f : 、 ; , , , 的作 用强 于对 剪 切 弹性 常数的影 响 。 张应 力尤其促进 了 C e , , 方 向原子结 合 力 的 ` 减 弱 有利放 方向的原子运 动 。 根据 一级 漫散射 强 度 计算 , 当 B : 相 的 sC CI 单胞所包 含的 2个原 子的 极 化矢 相等 , 并沿着〔1 1 1〕方向时 , 则一 级 漫 散射 强 度 将形成 一个 ( 1 1 1 ) ` 漫散射 面 〔 “ 〕 , 其法线 方 向是 〔1 1 1 〕 。 当这 些漫 散射 面与 E w a l d球相 截 时 , 就可 以观察 到非辐 射状的 漫散 射 条纹 。 由于 电子 束相 对 放 晶体 方位 的 不同 , 在各 个 ( “ v 二 ) ` 倒易面上呈 现出各 种 不 同 方 向的 非辐射状的 漫 散射条纹 。 理 论 计 算完 满地解 释了电子 衍射 谱上所 观察到 的 ’ 、 ` 、 · 等不 同取 向的 漫散 射 条纹 ( 图 3 ) 。 证实 了相 变前期 , 存 在 着 方 向极化矢 的 声子模 软化 , 张应 力的存 在促 进这 类软 模 的软 化 , 而 诱发 新相 。 2 马氏体核胚 的研 究 在 F e 一 2 7 . 6 iN 一 o . 8 9v 一 o . o 5 C 合金 淬火 后 的电 镜试 样 中 , 于马 氏体 附近 观察到 一些特 殊 的 位错 组态 , 即在奥氏体基体中分 布着大 量 的 一端封 闭 的 长环 型位错 , 个别长环 型位 错 内塞 积着密 度较 高的位错 列 〔 疾 〕 , 如图 4 a 所 示 。 该区域的 电子 衍射花样 ( 图4 b) 分 析表 明 , 由于 该 谱 : , r/ 。 、 1 . 0 . _ _ 一 ) _ 。 ; 对 于 发 夹 型位 错 , b : = 〔0 1 1〕 : . 。 . 。 u Z 〔2 5 3〕 f 一 > ~ ) 此分 析 了马 氏体 形核 过 程 中原子的 位移 。 位 错 u 工和 。 2 共处于 ( 1 1 1 ) : . 。 . 。 面内 和 O B , 其布氏矢 量可进行如下 分解 : 。 ( 图 s a ) 。 如图 s b ,于 , O 建 图 4 M . 附近的 特殊位错 i1I 态一马 氏体核坏 及 其电子 衍射谱 刀 19 . 4 N u C l e u s 们 e a r 几 P r e 一 f o r , n e d m a r t e 。 。 i丈 e P l a t 己 i n F c 一 N i 一 V 一 C A 1 l o y : n d t ! z e d i f f r a c t i o n P : t t e r n 2 0 9

-(111)fce 图5蝶状马氏体核坯的位错(a)及由塞积位绺引起(1)：.c.c面内原子位移示意图 Fig.5 A set of dislocation of butterfly martensite nucleus (a)illustration of atom movemeut causcd by piled-up dislocation (b) 对于位错41：1/2C1102:.。.。→1/3C111]:.。.。+1/6C112):.。.。 431/201)r.0。→1/3111)f.。.。+1/6C2ii)r.。.。 其中1/3C111):.。.。和1/3111)：.。.。为垂直於(111)r.。.。面的分量，它们的作用互相抵消。 而1/6〔112)：.。.。分量引起的原子位移如图5b所示。图中设位错“1从右向左塞积，则0A 左侧为未滑移区，右侧三列原子为过渡区（根据位错宽度计算）。其以外的区域滑移了 1/6〔112)：.。.，该过渡区域原子的排列已十分接近于体心立方的(110)。.。.。面。因此1/6〔112) 使得(111)1.。.。面发生畸变，从(111)：.。.转变成(110)b.,c2许多位错的塞积就是多个这 种狭窄过渡区的塞积。当存在足够的应力场时，塞积达到一定的密度，使其处于不稳定状态 而发生了结构变化。但要完成整个立体空间转变，尚需要面与面之间堆垛方式的改变，即从 (111)6c。堆垛方式转变为(110)r.。.式堆垛。此过程需要1112[211)：，。.e的切变量，因此42 位错的1/6〔211)：.。.。分量可以完成3个(111)：.。.。面的堆垛方式的转变。上述两类不同布氏 矢量的位错组态分别提供了马氏体相变所必须的二次切变，使面心立方结构的奥氏体转变成 体心立方的马氏体。 3R相的形成与成长 TN合金在马氏体相变之前，许多物理性质出现反常变化。例如电阻曲线反常上升、弹 210

效 过程中产生的 T i , ; N i : ; 析出相 引起的基体内应力均会 引起电子衍射花样中漫散射条纹 的 出现 。 这 种条纹随着新相 的 出现而 消失 , 证 实 了相 变前期 存在着晶格 的失 稳软化 。 弹 性 力学 计算表 明 , 应 力对 方 向 的 有效 弹性 常数 C 。 f : 、 ; , , , 的作 用强 于对 剪 切 弹性 常数的影 响 。 张应 力尤其促进 了 C e , , 方 向原子结 合 力 的 ` 减 弱 有利放 方向的原子运 动 。 根据 一级 漫散射 强 度 计算 , 当 B : 相 的 sC CI 单胞所包 含的 2个原 子的 极 化矢 相等 , 并沿着〔1 1 1〕方向时 , 则一 级 漫 散射 强 度 将形成 一个 ( 1 1 1 ) ` 漫散射 面 〔 “ 〕 , 其法线 方 向是 〔1 1 1 〕 。 当这 些漫 散射 面与 E w a l d球相 截 时 , 就可 以观察 到非辐 射状的 漫散 射 条纹 。 由于 电子 束相 对 放 晶体 方位 的 不同 , 在各 个 ( “ v 二 ) ` 倒易面上呈 现出各 种 不 同 方 向的 非辐射状的 漫 散射条纹 。 理 论 计 算完 满地解 释了电子 衍射 谱上所 观察到 的 ’ 、 ` 、 · 等不 同取 向的 漫散 射 条纹 ( 图 3 ) 。 证实 了相 变前期 , 存 在 着 方 向极化矢 的 声子模 软化 , 张应 力的存 在促 进这 类软 模 的软 化 , 而 诱发 新相 。 2 马氏体核胚 的研 究 在 F e 一 2 7 . 6 iN 一 o . 8 9v 一 o . o 5 C 合金 淬火 后 的电 镜试 样 中 , 于马 氏体 附近 观察到 一些特 殊 的 位错 组态 , 即在奥氏体基体中分 布着大 量 的 一端封 闭 的 长环 型位错 , 个别长环 型位 错 内塞 积着密 度较 高的位错 列 〔 疾 〕 , 如图 4 a 所 示 。 该区域的 电子 衍射花样 ( 图4 b) 分 析表 明 , 由于 该 谱 : , r/ 。 、 1 . 0 . _ _ 一 ) _ 。 ; 对 于 发 夹 型位 错 , b : = 〔0 1 1〕 : . 。 . 。 u Z 〔2 5 3〕 f 一 > ~ ) 此分 析 了马 氏体 形核 过 程 中原子的 位移 。 位 错 u 工和 。 2 共处于 ( 1 1 1 ) : . 。 . 。 面内 和 O B , 其布氏矢 量可进行如下 分解 : 。 ( 图 s a ) 。 如图 s b ,于 , O 建 图 4 M . 附近的 特殊位错 i1I 态一马 氏体核坏 及 其电子 衍射谱 刀 19 . 4 N u C l e u s 们 e a r 几 P r e 一 f o r , n e d m a r t e 。 。 i丈 e P l a t 己 i n F c 一 N i 一 V 一 C A 1 l o y : n d t ! z e d i f f r a c t i o n P : t t e r n 2 0 9

性模量反常下降，B2母相的电子衍射谱上出现超点阵斑点等。早期一直认为这些是马氏体相变 的先兆，直到Hugs1等的发现，才确定R相变是一个独立的相变。进一步研究表明rJ,R 相为六角晶系，空间群为p31m,品格常数a=0.738nm,c=0.532nm,与B2母相的取向关系 为(111)2∥(0001)；B2M对R相变的深入研究不仅丰富位移型相变的 理论，而且是控制材料记忆性能的有效因素。 图6(a)是成分为Ti-51at%Ni试样于500℃时效6h的C1工0〕2带轴的电子衍射谱，利用2/3 (111)a2超点阵斑点所得暗场像示于图6(b)。具有规则外形的白亮小区即为R相区，可见R相 的形核与析出相是密切相关。析出相的外形为盘状，在短时间时效试样中，Ti!:Ni1析出相 是共格或半共格，它在母相中引起了较强的应力场。根据两相的错配度，对于析出相在母 相中引起的应力场的计算结果表明，在析出盘的上下面为张应力区，在其周围为压应力区。 析出盘的惯态面为111}a2,由于R相是B2母相晶格沿方向畸变而成，在母相中存在 的张应力均有利于R相的形成，故张应力最大的析出片表面附近正是R相形核的位置。析出 相的方位不同将导致R相的方位差异，因而析出相的变态数决定了R相的变体。图6b中处于 衍射状态的P相均是由同一变体的析出相应力场所激发。 图6500℃时效6h的Ti-51at%-Ni试样的电子衍射谱(a)及2/3(111)B2超点阵脏点所得的暗场像(b) Fig.6 Electron diffraction pattern of Ti-51at%-Ni alloy which was aged at 500c for 6h (a);Dark field image by 2/3 (111)Ba 具有规则外形的R相内部存在明显的界面，此类界面处在两组平面上，并与规则外形的 界面平行。这种内界面在R相形核初期早已存在。根据迹线分析确定，R相的长大是沿 2方向向外扩展，直到充满整个空间。由于R相的产生又会在母相中引起很强的应 力场，应力最大方向在2。计算表明，这是压应力，因此R相的规则外形正是界面能 与畸变能二者综合作用的结果。 . 参考文献 1 Li D Y,Wu X F.and T Ko.Phil.May,1991,63(3):585 2 Li D Y,Wu X F.and T Ko.Phil.May,1991,63(3):603 3 Li D Y,Wu X F and T Ko.Phys.Stat.Sol,1989,154(85):85 4 Chen Q Z,Wu X F and T Ko.Acta Metal.Sinica,1991,27(3);A187 5 Hung C L,Kaplow R.Metall.Trans.,Jan,1980,11:77 6 Goo E,Sinclair R,Acta,Metall,1985,33:1717 211

性模量反常下 降 , B Z母相 的电子衍射 谱上出现 超点阵斑 点等 。 早期一直认 为这 些是马氏体相变 的 先 兆 , 直 到 H u gn 〔 “ ’ 等的发 现 , 才 确定 R相 变是一个独 立 的相 变 。 进一步研究表 明 〔 “ ’ , R 相 为六角晶系 , 空 间群 为 p 丁 1 。 , 晶格常数 a = o . 7 3 8 n m , 。 = 0 . 5劝 n m , 与B Z 母相 的取 向关 系 为 ( 1 1 1 ) 。 : / ( o 。。1 ) * ; ; 2 声 * 对 R 相 变的 深 人研究 不仅 丰富位移型 相 变的 理 论 , 而 且是控制 材料 记忆 性能 的 有效 因素 。 图创 a ) 是成分 为iT 一 5 1 a t % iN 试样于 5 0 ℃ 时 效 h6 的 〔1了 。〕 : 2 带轴的 电 子衍射谱 , 利用 2 3/ ( 1 1 1 ) 。 : 超点 阵斑点所得暗场像示于图6 ( b) 。 具有规则 外形的 白亮小 区 即为 R 相 区 , 可 见 R 相 的 形核 与 析出相 是密切相 关 。 析 出相 的 外形 为盘 状 , 在 短时 间时效 试 样中 , iT ; : N i : 、 析出相 是共格 或半共 格 , 它 在母 相 中弓!起 了较强 的应力场 。 根据 两相 的错配 度 , 对 于析 出 相 在 母 相 中引起的应力 场 的计算结果 表 明 , 在析出盘的上 下面为张应力区 , 在其周 围为 压应力区 。 析 出盘 的惯态 面 为 { 1 1 1 } 。 : , 由于 R 相 是 B Z 母相 晶格沿 方向畸 变而 成 , 在母 相 中存在 的 张应 力 均有利于 R 相 的形 成 , 故张应力最大 的 析出片表 面 附近正 是R 相 形核 的位置 。 析 出 相 的方 位不 同将 导致 R 相 的方位差 异 , 因而 析出相 的变态数决定 了 R 相的 变 体 。 图b6 中 处 于 衍 射状态 的 R 相 均是 由同 一变体的 析出相 应 力场所激发 。 {翼蘸馨黝蘸蒸撇颧 黝黝黝篡蘸黝薰粼缨黝笋 蘸缨黝鬃 图 6 50 0℃ 时效 6 h的 T i 一 51: t % 一 N i试样的 电子 衍射 谱 ( a ) 及 2邝 (1 1 1) B 2 超点阵 斑 点所得的培场像 b( ) F 19 . 6 E l e e t r o n d i f f r a e t i o n P a t t e r n o f T i 一 5 1 a t % 一 N i a l l o y w h i e h w a o a g e d a t 6 0 0℃ f o r 6 h ( a ) , D a r k r i e l d i m a g e b y Z / s ( 2 1 1 ) B : 具 有 规则外 形的 R相 内部存 在明显 的界 面 , 此 类 界面 处在两组平 面上 , 并与 规则外 形的 界面 平行 。 这种内界面在 R 相形 核初期早 已存 在 。 根 据 迹线 分 析确 定 , R 相 的 长 大 是 沿 。 2 方向向外 扩 展 , 直到充 满 整个空 间 。 由于 R 相 的产生 又会在母 相 中引起 很 强的 应 力场 , 应力最大方向 在 , : 。 计算表 明 , 这是 压应 力 , 因此 R 相 的 规则外 形 正是 界面 能 与畸 变能 二者综 合作 用 的结果 。 参 考 文 献 L 1 D Y , W u X F . a n d T K o . P h i l . M a y , 1 9 9 1 , 6 3 ( 3 ) : 5 8 5 L 1 D Y , W u X F . a n d T K o . P h i l 。 M a y , 1 9 9 1 , 6 3 ( 3 ) : 6 0 3 L 1 D Y , W u X F a n d T K o . P h y , . S t a L . 5 0 1 , 1 9 8 9 , 1 5 4 ( 8 5 ) : 8 5 C h e n Q Z , W u X F a n d T K o . A e t a M e t a l . S i n i c a , 1 9 9 1 , 2 7 ( 3 ) ; A 1 8 7 H u n g C L , K a p l o w R . M e t a l l . T r a n s . , J a n , 1 9 8 0 , 1 1 : 7 7 G o o E , S i n e l a i r R , A e t a , M e t a l l , 1 9 5 5 , 3 3 : 1 7 1 7 2王葺