固態(tài)相變中,由于兩相之間的磁性差異,外加磁場(chǎng)將改變奧氏體向馬氏體的相變過程,同時(shí)對(duì)馬氏體的微觀組織產(chǎn)生影響。主要闡述了馬氏體相變過程中,強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)其產(chǎn)生的影響。相關(guān)研究表明,磁場(chǎng)可以提高馬氏體的開始轉(zhuǎn)變溫度,這主要是由磁場(chǎng)的靜磁能效應(yīng)、高場(chǎng)磁化率效應(yīng)和磁致伸縮效應(yīng)導(dǎo)致的。磁場(chǎng)促進(jìn)了馬氏體的形核和長大,從而使其含量增加,但磁場(chǎng)對(duì)馬氏體的形貌影響不顯著。同時(shí)介紹了強(qiáng)磁場(chǎng)作用下馬氏體相變的最新進(jìn)展與未來展望。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

物質(zhì)的磁序[27]

馬氏體相變是由順磁性的母相奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁性的新相馬氏體。由于馬氏體具有更高的磁化強(qiáng)度，在轉(zhuǎn)變過程中施加磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致鐵磁性的馬氏體吉布斯自由能大大降低，而對(duì)奧氏體的影響較小，因此磁場(chǎng)使吉布斯自由能的改變量增大，鐵磁性的馬氏體變得更加穩(wěn)定。如圖2表示，在磁場(chǎng)中馬氏體的吉布斯自由能從Gα降低到GαM，奧氏體的吉布斯自由能由Gγ降為GγM，ΔGα比ΔGγ大得多，因而兩相平衡溫度就由T0升高到T"0，導(dǎo)致馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度Ms也隨之升高。1961年，前蘇聯(lián)Sadovsky等[18,33-34]以幾種鐵基合金為例，研究了磁場(chǎng)對(duì)馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Ms)、轉(zhuǎn)變量、產(chǎn)物形貌等的影響，發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)可明顯提高M(jìn)s點(diǎn)。1965年，Wstrin等[35]的研究結(jié)果表明:在Ni-MnFe和C-Ni-Fe合金的變溫馬氏體相變過程中施加18.6 Oe(1 Oe=10-4T)的脈沖磁場(chǎng)，馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)平均溫度升高6℃，磁場(chǎng)使Ms點(diǎn)和整個(gè)馬氏體轉(zhuǎn)變線向高溫區(qū)移動(dòng)，而且磁場(chǎng)使馬氏體的轉(zhuǎn)變量增加。然而磁場(chǎng)對(duì)等溫馬氏體轉(zhuǎn)變過程的影響則有所不同，磁場(chǎng)提高了Ms點(diǎn)，但并沒有促進(jìn)馬氏體轉(zhuǎn)變量增加。Kudryavtsev等[36]研究發(fā)現(xiàn)，相比0.05 T低磁場(chǎng)，5 T的外部強(qiáng)磁場(chǎng)使Fe45Mn26Ga29合金的馬氏體相變點(diǎn)Ms溫度升高21 K。Omori等[37]發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用7 T強(qiáng)磁場(chǎng)使Fe-Mn-Ga合金的馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度升高了20 K。Krivoglaz等[33]研究發(fā)現(xiàn)，磁場(chǎng)對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變的影響主要與靜磁能(Zeeman energy)有關(guān)，并且推導(dǎo)出了Ms點(diǎn)升高的估算公式，此公式計(jì)算出Fe-Ni[18]合金的Ms點(diǎn)升高與實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分接近。在此基礎(chǔ)上，Kakeshita等[38-41]研究發(fā)現(xiàn)，在Fe-Pt[23,42]合金、Fe-Ni-Co-Ti熱彈性合金[43]、Fe-Ni合金[14,26]等中測(cè)得的試驗(yàn)值與Krivoglaz公式的預(yù)估算值出入較大。Kakeshita等發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)變點(diǎn)的影響不僅僅與靜磁能有關(guān)，還與高場(chǎng)磁化率效應(yīng)和受迫磁致伸縮效應(yīng)有關(guān)，并得出了Ms點(diǎn)估算更精確的公式:

近年來，San等[47]通過原位試驗(yàn)研究了強(qiáng)磁場(chǎng)下馬氏體時(shí)效鋼等溫馬氏體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)過程，同時(shí)提出了一種用有效轉(zhuǎn)變時(shí)間衡量樣品磁化強(qiáng)度的方法。研究發(fā)現(xiàn)[48]，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度升高，馬氏體形核勢(shì)能降低，轉(zhuǎn)變速率加快。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度升高到30 T時(shí)，轉(zhuǎn)變速率增加了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。如圖4所示，在恒定溫度233 K(被認(rèn)為是無磁場(chǎng)下轉(zhuǎn)變最快的溫度)下進(jìn)行等溫馬氏體轉(zhuǎn)變，無外加磁場(chǎng)時(shí)轉(zhuǎn)變完成需要將近兩個(gè)月的時(shí)間[49]，而本試驗(yàn)中只需要幾百秒的時(shí)間就可以得到80%體積分?jǐn)?shù)的馬氏體，說明30 T磁場(chǎng)大大加速了馬氏體轉(zhuǎn)變。圖4 不同磁場(chǎng)下馬氏體體積比與有效等溫時(shí)間的函數(shù)關(guān)系[47]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高強(qiáng)鋼板材沖裁力實(shí)驗(yàn)研究[J]. 吳業(yè)全,羅愛輝,徐偉力.  精密成形工程. 2018(04)
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[3]電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用下的金屬凝固[J]. 邢書明,徐亞榮,胡漢起,劉秉順.  特種鑄造及有色合金. 1998(06)
[4]馬氏體相變的分類[J]. 徐祖耀.  金屬學(xué)報(bào). 1997(01)

博士論文
[1]強(qiáng)磁場(chǎng)條件下耐熱鋼中合金碳化物的析出行為[D]. 侯廷平.武漢科技大學(xué) 2012

碩士論文
[1]強(qiáng)磁場(chǎng)作用力對(duì)材料組織和性能的影響[D]. 吳存有.大連理工大學(xué) 2003



本文編號(hào)：3422567