Mg-Cu-Mn合金阻尼及力學性能的平衡優(yōu)化研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)及交通運輸?shù)难杆侔l(fā)展，由此引起的振動和噪聲問題變得尤為突出。無論是國防工業(yè)還是民用工業(yè)均對結(jié)構(gòu)輕量化、節(jié)能、減振降噪性提出了迫切的需求。低密度、高比強度金屬材料的應(yīng)用能有效降低結(jié)構(gòu)重量，達到結(jié)構(gòu)輕量化、節(jié)能的目的；而高阻尼金屬材料的應(yīng)用則能有效抑制機械振動及波增殖，達到減振降噪的目的。鎂不僅是目前密度最低、比強度最高的商用金屬結(jié)構(gòu)材料，而且還是阻尼性能最好的金屬材料，因而能夠滿足上述緊迫需求。
　　然而，根據(jù)鎂合金的位

2、錯阻尼機制，若要得到高阻尼性能，就必須盡可能保證位錯可動；而材料的傳統(tǒng)強化理論認為要得到高強度，就必須盡可能阻礙位錯運動。這就導致鎂合金的阻尼性能和力學性能在一定程度上相互矛盾。因此，鎂合金阻尼及力學性能的平衡優(yōu)化就成為目前研究中亟待解決的關(guān)鍵問題。值得注意的是，Mg-Cu-Mn燒結(jié)合金的阻尼性能在高應(yīng)變階段超過純鎂并且斷裂強度達到290MPa。但其性能不穩(wěn)定且制備工藝復雜。常規(guī)熔煉的Mg-Cu-Mn合金阻尼性能十分優(yōu)異，但強度又很低。

3、
　　針對以上問題，首先，本文擬向CM31(Mg-3％Cu-1%Mn)中添加Y、Zn元素初步提高合金阻尼及力學性能，并研究Y、Zn元素對Mg-Cu-Mn合金阻尼及力學性能的影響。結(jié)果表明：Y、Zn元素提高了合金的屈服強度但降低了抗拉強度和延伸率。Y、Zn元素的細晶強化及Zn元素的固溶強化是屈服強度提高的主要原因；抗拉強度和延伸率的降低是由于化合物相沿晶界析出。添加1%Y與2%Zn的合金2在高應(yīng)變階段，阻尼性能反常增加并超過CM31

4、甚至接近純鎂。合金2中長而平行位錯組態(tài)的形成以及它們同塑性第二相粒子的相互作用能解釋這一現(xiàn)象。
　　其次，通過對鑄態(tài)Mg-Cu-Mn合金進行熱擠壓，進一步提高其力學性能，并研究擠壓工藝對Mg-Cu-Mn合金阻尼及力學性能的影響。結(jié)果表明：熱擠壓大幅提高合金力學性能，但卻顯著降低阻尼性能。其中，力學性能的大幅提高可歸結(jié)為：a.動態(tài)再結(jié)晶引起的細晶強化；b.位錯纏結(jié)引起的加工硬化；c.化合物相破碎并彌散分布引起的彌散強化。阻尼性能的大

5、幅降低是由于動態(tài)再結(jié)晶、加工硬化以及化合物相的彌散分布導致強頂扎點間平均位錯段長度降低。
　　再次，通過對擠壓態(tài)Mg-Cu-Mn合金進行反復彎曲，期望引入一種平直可動的位錯組態(tài)以改善擠壓態(tài)合金的阻尼性能，并研究反復彎曲對擠壓態(tài)Mg-Cu-Mn合金阻尼性能的影響。結(jié)果表明：擠壓態(tài)合金經(jīng)過反復彎曲后，確實在合金中引入了平直位錯，并且擠壓態(tài)合金的阻尼性能在一定范圍內(nèi)隨彎曲變形量的增大而提高。
　　最后，通過對擠壓態(tài)Mg-Cu-Mn