圖1：預(yù)應(yīng)變?cè)嚇拥膹?qiáng)度與缺陷演變。(a)真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線(xiàn)；(b)XRD圖譜；(c)(200)奧氏體峰演變；(d)奧氏體位錯(cuò)密度-預(yù)應(yīng)變曲線(xiàn)。

圖2.(a-e)通過(guò)ECCI表征的微觀亞結(jié)構(gòu)演變；(f)滑移帶間距的小提琴統(tǒng)計(jì)圖。

在探究了預(yù)應(yīng)變下微觀亞結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律后，文章進(jìn)一步從Ms和最終馬氏體轉(zhuǎn)變量的角度探究了導(dǎo)致奧氏體熱穩(wěn)定轉(zhuǎn)變的主要根源。預(yù)應(yīng)變總是導(dǎo)致奧氏體失穩(wěn)，并且較高預(yù)應(yīng)變導(dǎo)致奧氏體失穩(wěn)略微減小（如圖3c）。圖3d表明馬氏體最終相變量隨預(yù)應(yīng)變?cè)黾舆_(dá)到峰值后大幅下降。這暗示了盡管奧氏體失穩(wěn)，但必定有競(jìng)爭(zhēng)因素抑制了馬氏體轉(zhuǎn)變。

圖3.馬氏體轉(zhuǎn)變特征。(a)連續(xù)冷處理過(guò)程中馬氏體體積分?jǐn)?shù)變化；(b) 連續(xù)冷處理過(guò)程中馬氏體轉(zhuǎn)變速率；(c)和(d)Ms和最終馬氏體轉(zhuǎn)變量。

本文再次證明了滑移帶可以為馬氏體相變提供形核位點(diǎn)（圖4藍(lán)色方框），這是低預(yù)應(yīng)變導(dǎo)致奧氏體失穩(wěn)的原因。圖4微觀組織結(jié)構(gòu)表明P3樣品馬氏體占據(jù)了整個(gè)奧氏體晶粒，而P13樣品馬氏體僅分布于上半部分，并且高預(yù)應(yīng)變下馬氏體板條寬度降低，這都表明滑移帶對(duì)馬氏體生長(zhǎng)產(chǎn)生了一定的阻礙。總之，奧氏體熱穩(wěn)定性從失穩(wěn)到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)變歸因于缺陷密度與滑移帶間距的競(jìng)爭(zhēng)。

圖4.冷處理后的微觀結(jié)構(gòu)(a-c: PS-3, d-f: PS-13)。(a)和(d)表面形貌；(b)和(e) α’ IPF Z和背景對(duì)比圖；(c)和(f)馬氏體塊寬度統(tǒng)計(jì)分布圖。

文章首次提出了預(yù)應(yīng)變強(qiáng)化了馬氏體的變體選擇新觀點(diǎn)。馬氏體的變體數(shù)量與預(yù)應(yīng)變量呈負(fù)相關(guān)，這主要?dú)w因于慣習(xí)面與滑移面幾乎平行的變體更容易形成。馬氏體形核后的生長(zhǎng)會(huì)被相鄰的滑移帶阻止，只有首選的變體生長(zhǎng)阻較小。該情況類(lèi)似于奧氏體晶粒細(xì)化，當(dāng)奧氏體晶粒尺寸減小時(shí)，變體的數(shù)量隨之減少。變體選擇能有效增加轉(zhuǎn)變過(guò)程中的彈性應(yīng)變能，這揭示了較高預(yù)應(yīng)變減低Ms的原因。

圖5.不同預(yù)應(yīng)變樣品冷處理后的馬氏體變體選擇行為。(a)、(b)和(c) α’ IPF Z和背景對(duì)比圖；(d)、(e)和(f) 各變體的體積分布圖。

綜上所述，本文通過(guò)精細(xì)的表征手段定量化實(shí)驗(yàn)將馬氏體尺寸與變形誘發(fā)缺陷的特征聯(lián)系起來(lái)，證明了奧氏體的熱穩(wěn)定性轉(zhuǎn)變來(lái)源于缺陷密度與滑移帶間距的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)。這一研究成果對(duì)指導(dǎo)利用材料成型工藝調(diào)整奧氏體內(nèi)部缺陷，實(shí)現(xiàn)對(duì)奧氏體熱穩(wěn)定性的主動(dòng)調(diào)控，保證低溫服役AHSS的組織需求，優(yōu)化低溫環(huán)境服役AHSS的綜合性能具有重要意義。

本論文研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（52101133和52071066）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（N2107005）、中國(guó)博士后科學(xué)基金（2022M710627）的資助。

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