Mg-Ni-Y長周期堆垛有序相的調控及其對鎂合金力學和阻尼行為影響研究.pdf

1、鎂合金具有諸多優(yōu)點，如密度低、阻尼系數(shù)大、高比剛度、高比模量以及良好的電磁屏蔽性等。鎂合金在汽車等領域的應用，對于提高汽車輕量化水平、降低能源消耗、減少排放污染、建立友好環(huán)境有著非常重要的意義。純鎂的阻尼性能好，但強度低。通過合金化、塑性變形、熱處理等強化方法可提高鎂合金的強度，但對阻尼性能有不同程度的影響。研究發(fā)現(xiàn)Mg-Zn-Y LPSO相的引入能同時提高鎂合金的阻尼和力學性能，對Mg-Zn-Y LPSO相合金的顯微組織、相組成、力學

2、性能和阻尼性能已進行了大量而廣泛的關注和研究，但作為一種具有應用前景的輕質功能結構材料，LPSO相結構的形成以及力學和阻尼性能應在不同鎂基合金系統(tǒng)中進行研究。
　　根據(jù)LPSO相的形成元素準則，Zn和Ni與Mg、Y之間的混合熵幾乎一致，在熱力學上二者具有相近的性能，在相圖中它們固溶度也相似，均屬于強LPSO相形成能力的合金體系。目前已在Mg-Ni-Y合金中也發(fā)現(xiàn)了 LPSO相結構，對Mg-Ni-Y LPSO相的研究主要集中在儲氫反

3、應動力學中和對合金力學性能的影響方面，對Mg-Ni-Y LPSO相本身的力學和阻尼性能及其對鎂合金力學和阻尼性能的研究未見報道。本研究即以Mg-Ni-Y LPSO相為實驗對象，制備了一系列含Mg-Ni-Y LPSO相的鎂合金，研究了Mg-Ni-Y LPSO相的形成與合金組織、力學性能和阻尼性能之間的關系，揭示了Mg-Ni-Y LPSO相組織與性能的演變規(guī)律，為高強高阻尼鎂合金的進一步研發(fā)和應用提供了理論依據(jù)和實驗基礎。
　　首先根

4、據(jù)Ni/Y比設計完全單一LPSO相合金，研究Mg-Ni-Y LPSO相本身的組織與力學和阻尼性能的關系。再調控制備α-Mg和LPSO相兩相共存的Mg-Ni-Y合金，研究不同LPSO相含量對鎂合金的阻尼與力學性能的影響。實驗結果表明，完全LPSO相的鑄態(tài)拉伸屈服強度112MPa，伸長率3.8％，在應變?yōu)?×10-3時，其阻尼性能達到0.08，具備高阻尼特征。適量的LPSO相的引入能同時提高Mg-Ni-Y鎂合金的阻尼與力學性能。設計LPSO

5、體積分數(shù)約為65%的Mg90Ni4Y6和83%的Mg87.5Ni5Y7.5合金，分別在高應變和低應變下展現(xiàn)出最高的阻尼性能。臨界應變振幅隨LPSO相含量的增加而減小，在低應變振幅階段和高應變振幅階段，合金的阻尼值隨LPSO相含量的增加而增加。LPSO的引入明顯有利于合金的阻尼性能提升，該結果并不能完全由G-L模型來解釋。
　　然后，研究了變形工藝對不同LPSO相含量Mg-Ni-Y合金的阻尼與力學性能影響。結果表明，擠壓變形后Mg-

6、Ni-Y合金的力學性能大幅度提升，力學性能隨著LPSO相含量的增加先上升后下降，擠壓態(tài)Mg95Ni2Y3合金的抗拉強度和屈服強度分別為501MPa和384MPa，伸長率4.2%，表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學性能。LPSO相含量的增加不僅提高了擠壓態(tài)合金的強度，也極大的優(yōu)化了合金的塑性。擠壓變形在提高Mg-Ni-Y合金力學性能的同時使其阻尼性能有所下降，阻尼性能隨LPSO相含量的增加先減小再增大，擠壓態(tài)Mg95Ni2Y3合金的阻尼性能最低。擠壓變

7、形后使得對位錯的阻礙作用增強，從而導致強釘扎點數(shù)目增多，阻尼下降。
　　其次，研究了Mg-Ni-Y LPSO相對商業(yè)MB8鎂合金微觀組織、阻尼及力學性能的影響。結果表明，LPSO相的加入顯著提高了MB8合金的力學性能和阻尼性能，添加LPSO相體積分數(shù)16%的MB8X16合金具有最優(yōu)的鑄態(tài)力學性能，其抗拉強度198MPa，屈服強度119MPa，伸長率5.4%。與鑄態(tài)MB8合金相比，抗拉強度提高了50%，屈服強度提高了138%。相比于