摘要
本文基于耦合线性微观弹性理论的相场动力学模型，以马氏体相变为切入点，研究了相变过程中不同参数调节下的生长规律，从能量变化和应力分析的角度对马氏体相变中自催化成核现象及变体间自协调效应的机制做出了解释。相场动力学方程通过有限元法求解，对有限元求解过程中等参单元选取、数值积分规则、近似求解方式的选择以及结果的后处理过程进行了详细说明。主要得出以下结论： 马氏体相变容易在晶体内部的缺陷处产生异质成核是因为缺陷部位与基体间的晶格畸变会导致弹性应变能，成核的过程就是释放弹性应变能的过程。 相变过程中的形核势垒受到温度的影响，高温条件会使形核势垒大小增加，系统驱动力不足以越过形核势垒，相变无法发生。通过调控与温度相关的无量纲参数α来调整相变起始温度及成核行为，以达到期望结果，对实际生产有一定指导作用。 界面厚度l与界面梯度能成正相关，通过合理调整与界面梯度能相关的参数G、L可以改变界面的运动，影响马氏体相变形核与长大两个阶段的变化速率，并且会引发马氏体板条边缘的“凸起”结构。 单一变体的情况下，马氏体通过形成适当的形状以减少弹性应变能，外加应变会使惯习面向有利于应变降低的方向改变；马氏体的不同变体倾向于形成互相平行的孪晶结构来降低周围的弹性应力场及高水平的弹性应变能，这是马氏体相变自协调效应的根本原因。 马氏体相变中的自催化成核现象是由于相变过程中的应力集中在马氏体的边缘处，不同马氏体板条之间的应力梯度引发的基体中的残余奥氏体发生相变，自催化成核不仅与基体中存在的缺陷有关，而且与缺陷的密集程度也有关系。缺陷密集的部位马氏体形核位置也较多，系统中的马氏体自催化成核会使相同时间内的马氏体板条得到进一步扩展，使马氏体产生粗化效果。
NETL