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对板条马氏体的深入认识是许多高强度钢组织控制、设计钢成分和热处理工艺的重要理论基础。马氏体理论研究的一个重要方面是马氏体相变晶体学，这是理解马氏体形貌和相关性能的核心。本论文应用透射电镜(TEM)对Fe-20Ni-5.4Mn(wt%)合金中板条马氏体两相位向关系、惯习面、内部位错组态和界面结构开展系统地研究。采用菊池花样定量分析得到同一板条内两相位向关系不存在本征变化，平均位向关系为(111)f偏离(011)_b1.3°，[10-1]f偏离[11-1]_b1.6°。板条马氏体两侧界面一侧平直，另一侧不规则，这可能是由于相变过程中板条朝着不规则一侧界面移动导致的结果。通过双直立法和(或)迹线+直立法确定平直一侧界面平均取向为(0.380.390.34)f|(-0.010.470.43)_b。通过不同衍射矢量的中心暗场像确定板条马氏体内部存在4套<111>_b/2（近）螺位错，奥氏体内部观察到[011]f/2和[10-1]f/2两组（近）螺位错或具有较大螺位错分量的混合位错。界面上观察到一组间距为6~15nm的[10-1]f/2|[11-1]_b/2混合位错。应用热台原位TEM观察到马氏体逆相变过程中界面在~550C以台阶方式在板条一侧时断时续运动，最高速率达到0.79μm s-1。本工作还对板条马氏体表面浮凸进行系统地定量表征。采用原子力显微镜(AFM)结合背散射衍射(EBSD)观察到该合金中板条马氏体浮凸呈帐篷型。借鉴双面金相位移合成法合成单面样品浮凸的平均位移矢量为[0.370.43-0.82]f，最大切变角为29.8。应用AFM观察到最大浮凸角为22.4，小于合成得到的最大切变角，这可能由于惯习面不垂直于自由表面所致。马氏体表象理论被用于解释板条马氏体相变晶体学。当输入(-110)[110]_b切变系统时计算得到的结果与本文实验观察到的两相位向关系、惯习面取向和浮凸位移矢量方向和大小较为吻合。(-110)[110]_b可以等效为_bcc中两个常见滑移系(-110)_b[111]_b和(-110)_b[11-1]_b组合而成。本工作还基于二维倒空间O线性质和正空间位移分析，推导了界面含有一组平行矢量的不变线系统中各晶体学参量的解析表达式，可以用于解释前人在马氏体相变中所观察到的实验结果。