铁弹性合金中的马氏体转变是在转变温度以下由高对称性奥氏体(a)向低对称性马氏体(M)的无扩散结构转变，具有快速动力学。在Heusler合金中，经常观察到周期性调制马氏体，其中M和O分别表示单斜晶体结构和正交晶体结构，数字表示调制周期内原子层数量。与调制马氏体相变相关的诱人性能，如巨大磁弹性，磁热，弹性热和磁电阻效应，已被报道，为先进的工业应用提供了巨大的潜力。然而，体心立方(bcc)单位细胞如何扭曲成调制结构还不完全清楚，尽管它的流行和吸引人的特性。

具有调制马氏体的铁弹性合金已经显示出有前景的功能，如巨大的弹性热效应和磁弹性效应，但对周期调制的理解在原子变换(或周期性畸变)和自适应相(或纳米孪生，具有固定晶格参数的块的组装)概念之间引发了许多争议。快速动力学马氏体相变过程中原子重排过程的捕获是研究的主要难点。

对此，西安交通大学前沿科学技术研究所材料力学行为国家重点实验室的马天宇教授团队研究了Ni₅₀Mn₃₂Ti₁₈合金的马氏体相变行为及调制马氏体的形成。B2→6O→4O转换可以用{101}剪切和< 110 >周期性变换位置。除了调制周期差异外，形成4O调制马氏体比形成6O调制马氏体需要更长的密实面变换距离和更剧烈的晶格剪切。相关研究成果以题为“Atomic scale understanding the periodic modulation in ferroelastic alloy Ni-Mn-Ti”发表在期刊Acta Materialia上。

链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645423001003

图1所示：(a)加热/冷却速率为10 K/min时Ni₅₀Mn₃₂Ti₁₈合金的DSC曲线，在接近270 K时放大图显示斜率有轻微变化。(b)加热/冷却速率为3 K/min时Ni₅₀Mn₃₂Ti₁₈合金的DMA曲线，在冷却时存储模量呈现两阶段软化。

图2所示：在350 K时，Ni₅₀Mn₃₂Ti₁₈合金中发现了B2组织的奥氏体。从[001]ZA拍摄的亮场TEM图像(a)和SAED模式(b)，从[011]ZA拍摄的SAED模式(c)，从()到()基本反射的强度剖面(d)。

图3所示：Ni₅₀Mn₃₂Ti₁₈合金原位冷却至295 K、250 K和200 K时的亮场图(a-c)、SAED图(d-f)和强度分布图(g-i)。(图2a同区域)。

图4所示：(a) B2型Ni-Mn-Ti奥氏体的单位胞。(b)伪正交晶格(由晶格剪切得到的bcc)与6O/4O马氏体之间的晶体学关系。

图5所示：原位冷却至268 K (a, b)和263 K (c, d)时Ni₅₀Mn₃₂Ti₁₈合金另一个区域的亮场图像和SAED模式。

图6所示：Ni₅₀Mn₃₂Ti₁₈合金从液氮温度加热到rt后的TEM表征。低倍率亮场TEM图像(a)，圆形区域的SAED图(b-d)。局部畸变奥氏体(e)、含有不同取向的6O纳米变异体(f, g)和4O调制马氏体(h)的高倍TEM图像。

图7所示：局部畸变奥氏体的HR-TEM图像(a)和对应的FFT模式(b)。通过圈出基本反射(220)和()(c)，()和()(d)获得的IFFT图像。

图8所示：6O调制马氏体的红外-透射电镜图像(a)和相应的FFT图(b). (a)中红色矩形的放大视图，其中显示了可能的四方构件和6O单元格(c).基于两种不同调制概念从B2形成6O结构的示意图(d)。

图9所示：4O调制马氏体的红外-透射电镜图像(a)和相应的FFT图(b). (a)中黄色矩形的放大视图，其中显示了可能的四方构件和4O单元格(c).基于两种不同调制概念从B2形成4O结构的示意图(d)。

图10所示：(a)[010]用正弦调制描述的6O和4O上层结构的投影。(b)沿[001]_B2//[010]_6O/4O方向观察从B2到6O到4O调制马氏体转变的球棒模型。

图11所示：(a) Ni₂₄Mn₁₅Ti₉(Ni₅₀Mn_31.25Ti_18.75, at.%)合金中B2、6O和4O相的形成能。(b)两步马氏体相变的自由能图。

研究了Ni₅₀Mn₃₂Ti₁₈合金的马氏体相变行为及调制马氏体的形成。主要结论如下:

（1）冷却后的两步马氏体相变为B2→6O→4O。由DFT计算可知，相变序列在能量上是有利的。

（2）整个转变过程为两步模量软化，晶格参数、调制周期和{110}B2的密度逐渐变化。在形成完全有序的4O分层马氏体之前，在第一步模量软化形成的微米级伪正交畴内部形成了短程应变有序的6O纳米畴，随后从6O到4O的转变也需要进一步的模量软化以沿a_O轴延伸。

（3）B2→6O→4O转换可以用{101}剪切和< 110 >周期性变换位置。除了调制周期差异外，形成4O调制马氏体比形成6O调制马氏体需要更长的密实面变换距离和更剧烈的晶格剪切。

（4）如果遵循自适应相概念，6O相和4O相的组成单元有明显的四方性差异，这表明至少在目前的Ni-Mn-Ti合金中，原子混排概念可以解释调制马氏体的形成。这可能加深原子尺度上对原子调制的理解，这也是位移相变中一个长期存在争议的问题。