γ-Mn基合金孿晶型高阻尼的探索.pdf

1、一一一一一一一一一一止壑ia燮t`iyMn基合金孿晶型高阻尼的探索摘要近代機械對減震與降噪日益提高的要求給高阻尼合金提供了廣闊的發(fā)展空間。作為孿晶型高阻尼結構材料的MnCu基合金已在工業(yè)上取得了應用。本文的研究將這一領域擴展到MnNi.MnFe等其它yMn基合金，以探索微孿晶的形成條件及其與高阻尼特性之間的普遍規(guī)律。這對于開發(fā)yMnF。基A4作:hw伏質、價廉的高阻尼材料有巨大的潛在意義》本文首先根據(jù)錳銅二元系亞規(guī)則溶液模型，對yMnC

2、u合金在(Y十a(chǎn))亞穩(wěn)混溶區(qū)內時效過程中相變驅動力與濃度間的關系進行了熱力學計算，得出該合金發(fā)生Spinodal分解的熱力學判據(jù)，確定了yMnCu合金在時效過程中過飽和固溶體分解的相變特征.研究了Incramute合金(43Mn55Cu2A1)中溫時效過程中電阻、內耗、模量等物理性能的變化規(guī)次，在yMnCu合金研究的基礎上，采用示差電阻法(DRA)、示差熱分析(DSC).‘凈分析(DMA)和透射電子顯微分析(TEM)等方法，研究了yMn

3、17.合金的反鐵磁轉變與馬氏體相變的溫區(qū)、高阻尼特性和微孿晶結構。動力學Bat.%Ni研究表明，yMn基合金中高阻尼孿晶的形成主要取決于反鐵磁序出現(xiàn)的臨界畸變度，是否會觸發(fā)馬氏體相變要看相變溫區(qū)的相對高低。與此同時，研究了用Fe替代MnNi合金中部分Ni以后合金阻尼性能的變化情況。根據(jù)測定錳含量對MnFe系合金介點和電阻的影響規(guī)律，我們發(fā)現(xiàn)，MnFe合金系存在兩種反鐵磁狀態(tài)，分別為:低錳態(tài)(I)和高錳態(tài)(II).在低錳態(tài)(I)中，合金的

4、TN點隨錳含量的增加而明顯升高當錳含量達到某一臨界值時，踢點急逮降低，合金進入高錳態(tài)(II)I介點基本保持恒定，與該兩種狀態(tài)相對應電阻溫度系數(shù)有相反的變化.與此同時，本文根據(jù)德拜固體熱容理論，對錳含量在45.986.4at.%范圍的MnFe合金反鐵磁轉變時熱容的貢獻以及磁燴、磁嫡等熱力學量進行了計算。結果表明，兩種反鐵磁狀態(tài)原子間的相互作用以及在磁有序化時的相變驅動力明顯不同。這種反鐵磁態(tài)的不同可能與鐵的浸透極限(percolation

5、limit)有關，并有利于形成微孿晶。本文將鐵錳合金系的研究工作擴展到了高錳的MnFe合金范圍，通過對該合金系阻尼性能的測定，發(fā)現(xiàn)yMnFe基合金(71.3at.%Mn)在TN點以下的反鐵磁態(tài)形成一個內耗峰高達101數(shù)量級，溫區(qū)寬約2000C的高阻尼區(qū)。隨著含錳量的增加該高阻尼區(qū)內逐漸顯示出兩個分立的內耗峰。從內耗與模ADissertationSubmitedtoShanghailiaoTongUniversityfortheDegre

6、eofPh.DTHEHIGHDAMPINGCAPACITYASSOCIATEDWITHMICROTWINSINGAMMAMnBASEDALLOYSABSTRACTThehighdampingalloyswhichfulfilltherequirementsfordampingoutvibrationandnoiseinmodemmechanismhavegotanextensivedevelopmentinrecentyears.The

7、highdampingcapacityassociatedwithmicrotwinsinyMnCualloyhasbeenappliedinindustry.InthisdissertationtheresearchareawasextendedtootheryMnbasedalloyssuchasMnNiandMnFeinordertorevealthecorrelationbetweenmicrotwinsandhighdampi

8、ngcapacity.ItwillbefavorforthefurtherdevelopmentofhigherqualityandcheaperdampingmaterialinMnFebasedalloyinthefuture.ThesubregularsolutionmodelinMnCusystemwasintroducedtocalculatethedrivingforceofphasetransformationwithre

9、specttocompositioninordertoclarifythedecomposingbehaviorduringaginginthe(ya)miscibilitygap.Thethermo勿namiccriterionofSpinodaldecompositioninyMnCualloywasinduced.Thechangeofphysicalpropertiessuchasresistanceinternalfricti

10、onandmodulusduringaginginIncramutealloywereexaminedcarefullyaswell.ThetemperatureregionofantiferromagnetictransitionandmartensitictransformationhighdampingcapacityandmicrostructurewereinvestigatedinyMn17.8at.ooNialloyusi

11、ngdiferentialresistanceanalysis(DRA)diferentialscanningcalorimeter(DSC)dynamicmechanicalanalysis(DMA)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM).Itwasfoundthattheformationofthehighdampingmicrotwinswasatributedtothecriticallat

12、icedistortioncausedbyantiferromagneticordering.Whetheritcantriggerthemartensitictransformationwilldependupontheirtemperatureregion.ThedampingcapacityofMnNiFealloyofwhichsomeNiatomswerereplacedbyFewasalsoexamined.Variatio

13、nof介andresistancewithmanganesecontentinMnFealloysystemwasinvestigated.ItwasrevealedthatthereexistedtwokindsofantiferromagneticstateinMnFesystem:thestate(I)withlowermanganesecontentandthestate(I)withhighermanganesecontent