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1、氧化错的马氏体相变福建省冶金研究所唐电、一色~一前曰:钢、、、迄今为止已发现的具有马氏体相变的系统有铁有色金属无机盐半导体材、、、、。料陶瓷材料矿物超导化合物有机物和生物陶瓷材料的马氏体相变吸引了众多的材。,,料科学工作者的视线在这二十年间有关陶瓷马氏体相变的理论和应用的研究进展神速。,使它在马氏体相变的领域中占据了仅次于金属的重要地位在理论上氧化错是陶瓷马氏体,。,;目前相变研究的核心在应用上氧化错的相变已成为许多实用陶瓷材料的主要强化手段。,“以氧化错为相变物质的陶瓷已被作为重点发展的高温结构陶瓷可以说当前席卷全球的陶。”瓷热的起
2、因之一就在于对氧化错马氏体相变的研究以下将简要介绍氧化错马氏体相变的。研究历史和发展现状、二相变的研究历史1929u“和Ebert〔1〕,Mur邝y早在年R就报导了纯氧化错单斜相匀正方相的可逆转变〔”,。。等研究了相变的动力学指出该相变具有很大的热滞性当时还不知道这是属于何种相变n、、,1963年Wolte〔3〕发现这一相变具有变温无扩散切变等特点证明了它实际上就是。。,e〔‘’马氏体相变这一发现对氧化错的马氏体相变的研究起了极大的推进作用不久Boily采,用将金属错薄膜氧化的方法制备了氧化错的样品用透射电子显微镜仔细地观察了单斜马氏
3、。体的亚结构Fehrenbacher和Jacobson〔5〕用高温金相显微镜研究了多晶氧化错陶瓷的相变,,然过程但他们没能观察到马氏体相变的浮突现象而他们仍然认为氧化错的马氏体相变与e一。FN三合金的马氏体相变很相似因高温相和低温相的点阵对应性直接接触到马氏体相变的,,因而进行了〔‘一吕〕本质所以马氏体相变的晶体学位向关系成了普遍关心的间题较多的研究但。,er,‘。’数据十分分散七十年代Hue及其合作者的工作较为出色他们在高温显微镜,下观察了单晶氧化错马氏体相变的正转变和逆转变的过程用光学显微镜和电子显微镜对单,。晶和多晶的氧化错马氏
4、体的形态和亚结构进行较详细地分析并标定了马氏体的惯习面而,〔‘。’,后他们又用X射线衍射方法测定了马氏体相变的晶体学位向关系并把实测值与应用贝,,进一步证实了氧化错的相变为马氏体茵应变模型进行表象学预测得到的理论值相比较为此。,。相变以后他们又在应力诱发马氏体及其强韧化间题上做了较多的工作“”(P〔’‘〕,尽管早期研制出的部分稳定化氧化错SZ)已具备了相当的强度和韧性只可惜没。1975Gavie等〔”’有引起科学工作者足够的重视年发现将单相的正方晶系氧化错薄膜碾碎时,出现了额外的X衍射线条断定是产生了马氏体相变提出也可以利用氧化错的相
5、变诱发塑,性现象而获得类似于变塑钢(TR工P)的高韧陶瓷而且他勺也确实因此获得了前所未有的高。。,强度高韧性陶瓷他们的研究为结构陶瓷材料的发展指明了方向从此有关陶瓷强韧化理、〔‘’一‘。,”论新型陶瓷的开发和应用的文章大量涌现现在许多陶瓷材料都利用相变诱发塑,:a一、一,“〕、一,”〕、3;2。、性的方法进行强韧化其中包括CpSZ〔’2〕MgpsZ〔YpSZ〔s:N〔〕:3‘、一rZ、一:3、23一rZ3,aAI0〔2〕铝红柱石ZO〔22〕YpSZ/Al0〔23〕A1OCO〔25〕等新的相变致。”(TTC)还在不断被发掘〔”,目前理论
6、研究的重点在于从相变机理上解释正方氧化错韧陶瓷晶粒尺寸与马氏体形成温度间的关系以及定量地分析相变诱发现象贡献与陶瓷的强度和塑,性而应用研究则注重于解决利用马氏体相变规律设计出更为优化的材料以及改善陶瓷的高〔’2〕〔’‘’。温稳定性问题=、相口杏声尸、‘的n甲蛛.习牙十千户曰~一.1晶体结构,它们的晶格常数见于〔.,’:离子型化合物氧化错具有三种同素异构体下表氧化铭的晶格常数表晶系anm)b(nm)C(nm)e/a(一。。。。mZr02单斜051740526605308102一。。。tZrOZ正方O50705161017e一r2。Z0立
7、方0507,,随着温度的变化会发生立方相匀正方相匀单斜相的转变在1300K附近发生的正方相与单斜,它具有可逆的性质。,相的转变为马氏体相变与铁合金马氏体相变不同氧化错马氏体相变。〔g’的产物为平衡相.2相变温度及其影响因素。s,氧化错马氏体相变是目前发现的温度最高的马氏体相变它的起始温度(M)约为950℃8;As)和终了温度(Af)分别为1150和n90℃左终了温度(Mf)接近50℃而逆转变的起始温度(。右〔”。“”马氏体相影响氧化错马氏体相变的温度的主要因素为氧化错的晶粒度和合金元素,s。:3一rZ变点在很大程度上取决于氧化错的晶粒
8、直径晶粒越小则M点越低例如在Al0ZO陶,Zr02s1‘”,,ro:n,瓷中的M点与晶粒尺寸的关系如图所示当z晶粒直径小于30m时正方〔”’。s””,相氧化错则会在室温稳定下来另一种降低M点温度的方法是加入一些合金组分与
