МАРТЕНСИ́ТНОЕ ПРЕВРАЩЕ́НИЕ

МАРТЕНСИ́ТНОЕ ПРЕВРАЩЕ́НИЕ, один из ви­дов струк­тур­ных фа­зо­вых пе­ре­хо­дов, при ко­то­ром из­ме­не­ние вза­им­но­го рас­по­ло­же­ния со­став­ляю­щих кри­сталл ато­мов (мо­ле­кул) про­ис­хо­дит в ре­зуль­та­те од­но­вре­мен­но­го от­но­сит. сме­ще­ния (сдви­га) со­сед­них ато­мов на рас­стоя­ния, ма­лые по срав­не­нию с меж­атом­ным рас­стоя­ни­ем. Пе­ре­строй­ка кри­стал­лич. ре­шёт­ки обыч­но сво­дит­ся к де­фор­ма­ции её эле­мен­тар­ной ячей­ки, и ко­неч­ная фа­за М. п. (мар­тен­сит­ная фа­за) мо­жет рас­смат­ри­вать­ся как од­но­род­но де­фор­ми­ро­ван­ная ис­ход­ная фа­за. Ве­ли­чи­на от­но­сит. де­фор­ма­ции ма­ла (по­ряд­ка 10^–1–10^–2) и со­от­вет­ст­вен­но мал (по срав­не­нию с энер­ги­ей свя­зи час­тиц в кри­стал­ле) энер­ге­тич. барь­ер, пре­пят­ст­вую­щий од­но­род­но­му пе­ре­хо­ду ис­ход­ной фа­зы в ко­неч­ную. М. п. яв­ля­ет­ся фа­зо­вым пе­ре­хо­дом 1-го ро­да; его па­ра­мет­ром по­ряд­ка слу­жит де­фор­ма­ция.

М. п. раз­ви­ва­ет­ся пу­тём об­ра­зо­ва­ния и рос­та об­лас­тей бо­лее ста­биль­ной фа­зы в ис­ход­ной ме­та­ста­биль­ной. Не­об­хо­ди­мое ус­ло­вие М. п. – со­хра­не­ние упо­ря­до­чен­но­го кон­так­та ме­ж­ду со­су­ще­ст­вую­щи­ми фа­за­ми. Упо­ря­до­чен­ное строе­ние меж­фаз­ных гра­ниц при ма­ло­сти энер­ге­тич. барь­е­ра для од­но­род­но­го фа­зо­во­го пе­ре­хо­да обес­пе­чи­ва­ет их ма­лую энер­гию и вы­со­кую под­виж­ность. При не­ко­то­ром от­кло­не­нии от рав­но­ве­сия фаз из­бы­точ­ная энер­гия, не­об­хо­ди­мая для за­ро­ж­де­ния кри­стал­лов но­вой фа­зы, ста­но­вит­ся со­пос­та­ви­мой с энер­ги­ей де­фек­тов, при­сут­ст­вую­щих в ис­ход­ной фа­зе. По­это­му за­ро­ж­де­ние мар­тен­сит­ной фа­зы про­ис­хо­дит с боль­шой ско­ро­стью и мо­жет не тре­бо­вать те­п­ло­вых флук­туа­ций (т. н. не­тер­ми­че­ское М. п.).

Внутр. на­пря­же­ния, воз­ни­каю­щие из-за уп­ру­го­го «при­спо­соб­ле­ния» кри­стал­лич. ре­шё­ток со­при­ка­саю­щих­ся фаз, при­во­дят к сме­ще­нию рав­но­ве­сия взаи­мо­дей­ст­вую­щих фаз от­но­си­тель­но по­ло­же­ния ис­тин­но­го тер­мо­ди­на­мич. рав­но­ве­сия для изо­ли­ров. фаз. По­это­му темп-pa на­ча­ла М. п. мо­жет зна­чи­тель­но от­ли­чать­ся от темп-ры ис­тин­но­го рав­но­ве­сия.

Стрем­ле­ние к ми­ни­му­му уп­ру­гой энер­гии оп­ре­де­ля­ет внутр. струк­ту­ру и вза­им­ное рас­по­ло­же­ние мар­тен­сит­ных кри­стал­лов. Но­вая фа­за об­ра­зу­ет­ся в фор­ме тон­ких пла­сти­нок, оп­ре­де­лён­ным об­ра­зом ори­ен­ти­ро­ван­ных от­но­си­тель­но кри­стал­ло­гра­фич. осей ис­ход­ной фа­зы. Час­то пла­стин­ки не яв­ля­ют­ся мо­но­кри­стал­ла­ми, а пред­став­ля­ют со­бой па­ке­ты двой­ни­ко­во-свя­зан­ных плос­ко­па­рал­лель­ных до­ме­нов – об­лас­тей но­вой фа­зы, раз­ли­чаю­щих­ся ори­ен­та­ци­ей кри­стал­лич. ре­шёт­ки (см. До­ме­ны, Двой­ни­ко­ва­ние). Ин­тер­фе­рен­ция по­лей на­пря­же­ний от разл. до­ме­нов при­во­дит к их час­тич­но­му унич­то­же­нию. Даль­ней­шее умень­ше­ние уп­ру­гих по­лей дос­ти­га­ет­ся за счёт фор­ми­ро­ва­ния ан­самб­лей из за­ко­но­мер­но рас­по­ло­жен­ных пла­стин. Де­фор­ми­ро­ва­ние ма­те­риа­ла с та­кой струк­ту­рой про­ис­хо­дит в осн. за счёт сме­ще­ния до­мен­ных гра­ниц («свер­хуп­ру­гость»). При на­гре­ве мар­тен­сит­ная фа­за пре­вра­ща­ет­ся в ис­ход­ную и те­ло вос­ста­нав­ли­ва­ет пер­во­на­чаль­ную фор­му, ко­то­рую оно име­ло до М. п. (эф­фект па­мя­ти фор­мы).

Рост внутр. на­пря­же­ний в про­цес­се М. п. в оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях при­во­дит к ус­та­нов­ле­нию двух­фаз­но­го тер­мо­уп­ру­го­го рав­но­ве­сия, ко­то­рое об­ра­ти­мо сме­ща­ет­ся при из­ме­не­нии внеш­них ус­ло­вий: под дей­ст­ви­ем ме­ха­нич. на­гру­зок или при из­ме­не­нии темп-ры раз­ме­ры отд. кри­стал­лов и их чис­ло из­ме­ня­ют­ся.

Пред­став­лен­ной кар­ти­не М. п. дос­та­точ­но пол­но от­ве­ча­ют М. п. в спла­вах цвет­ных ме­тал­лов, но обыч­но эта кар­ти­на ис­ка­жа­ет­ся про­цес­са­ми пла­стич. ре­лак­са­ции – ро­ж­де­ни­ем и пе­ре­ме­ще­ни­ем дис­ло­ка­ций. Ре­лак­са­ция внутр. на­пря­же­ний де­ла­ет М. п. су­ще­ст­вен­но не­об­ра­ти­мым: ме­ж­ду пря­мым и об­рат­ным пре­вра­ще­ния­ми име­ет ме­сто яв­ле­ние гис­те­ре­зи­са. Чем боль­ше сте­пень ре­лак­са­ции, тем при мень­ших от­кло­не­ни­ях от точ­ки ис­тин­но­го рав­но­ве­сия фаз мо­жет про­хо­дить М. п., но тем мень­ше его ско­рость и ме­нее от­чёт­ли­во про­яв­ля­ет­ся ха­рак­тер ис­ход­ной и ко­неч­ной фаз. В од­ном и том же ма­те­риа­ле в за­ви­си­мо­сти от сте­пе­ни от­кло­не­ния от точ­ки ис­тин­но­го рав­но­ве­сия фаз и ско­ро­сти ре­лак­са­ции на­блю­да­ют­ся разл. ки­не­тич. ва­ри­ан­ты М. п. (не­тер­мич. или изо­тер­мич.). По­сколь­ку со­про­тив­ле­ние ма­те­риа­ла де­фор­ма­ции умень­ша­ет­ся с по­вы­ше­ни­ем темп-ры, ха­рак­тер­ные осо­бен­но­сти М. п. при вы­со­ких темп-рах про­яв­ля­ют­ся сла­бее, чем при низ­ких. М. п. pодственны сег­не­то­эла­стич. пе­ре­хо­ды (см. Сег­не­то­эла­сти­ки), для ко­то­рых па­ра­мет­ром по­ряд­ка так­же слу­жит де­фор­ма­ция, но они, в от­ли­чие от М. п., яв­ля­ют­ся фа­зо­вы­ми пе­ре­хо­да­ми 2-го ро­да.

М. п. об­на­ру­же­ны во мно­гих кри­стал­лич. ма­те­риа­лах, но наи­бо­лее пол­но изу­че­ны в спла­вах на ос­но­ве Fe в свя­зи с прак­тич. зна­че­ни­ем за­кал­ки ста­ли. Воз­ни­каю­щая при за­кал­ке ста­ли фа­за – мар­тен­сит – да­ла назв. все­му клас­су пре­вра­ще­ний. В со­че­та­нии с диф­фу­зи­он­ным пе­ре­рас­пре­де­ле­ни­ем ком­по­нен­тов и из­ме­не­ни­ем атом­ной струк­ту­ры М. п. со­став­ля­ют ос­но­ву мно­го­числ. струк­тур­ных пре­вра­ще­ний, бла­го­да­ря ко­то­рым с по­мо­щью тер­мич. и ме­ха­нич. об­ра­бот­ки кри­стал­лич. ма­те­риа­лов осу­ще­ст­в­ля­ет­ся на­прав­лен­ное из­ме­не­ние их свойств. Из­ме­не­ние фор­мы при М. п. так­же на­хо­дит прак­тич. при­ме­не­ние.