AI基高阻尼復(fù)合材料的累積疊軋焊法(ARB)制備與性能研究.pdf

1、近年來(lái)，Al基復(fù)合材料因高強(qiáng)度、高剛度、低密度等優(yōu)良特性，受到廣泛關(guān)注。但目前主要的研究側(cè)重于輕量化、高強(qiáng)度等方面，對(duì)Al基復(fù)合材料阻尼性能的研究比較少。本論文采用累積疊軋焊方法，將具有室溫高阻尼性能的Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12(LLZNO)陶瓷顆粒和M2052(Mn-Cu)合金顆粒分別作為強(qiáng)化相與鋁基體復(fù)合，利用硬質(zhì)顆粒的本征阻尼和彌散強(qiáng)化效果制備出力學(xué)性能和室溫阻尼性能優(yōu)異的鋁基復(fù)合材料。同時(shí)，第二相的添加，引

2、入大量的兩相結(jié)合界面和位錯(cuò)，這些也可以促進(jìn)材料的阻尼。本論文通過(guò)力學(xué)拉伸、顯微硬度、內(nèi)耗等主要測(cè)試方法，結(jié)合XRD、SEM、EDS等微結(jié)構(gòu)分析手段，研究了軋制道次、熱處理等制備工藝和第二相顆粒的添加對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。本論文所取得的主要研究成果和創(chuàng)新之處如下:
　　(1)累積疊軋焊法屬于低溫固相復(fù)合，不僅工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，且不需要考慮增強(qiáng)顆粒與Al基熔點(diǎn)和密度的不同以及潤(rùn)濕角等問(wèn)題，制得的鋁基復(fù)合材料第二相分布比較均勻，界面

3、結(jié)合良好。此外通過(guò)這種大塑性變形的方法制備出的復(fù)合材料，在基體中引入了大量位錯(cuò)和細(xì)晶組織，因此其強(qiáng)化機(jī)制還包括細(xì)晶強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化。
　　(2)以室溫附近阻尼性能優(yōu)異的LLZNO陶瓷顆粒作為第二相添加物，采用累積疊軋焊法制得LLZNO/Al基復(fù)合材料，其中LLZNO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％。10道次軋制后強(qiáng)化顆粒LLZNO分布均勻，和Al基體結(jié)合良好。復(fù)合材料最大拉伸強(qiáng)度為132MPa，是純Al的2.5倍;硬度為66Hv，是純鋁的2.4倍;

4、退火后雖然強(qiáng)度與硬度降低，但延伸率明顯增高，達(dá)到了29％。復(fù)合材料在應(yīng)變振幅降低至20×10-6的情況下，室溫附近仍表現(xiàn)出較高的阻尼值(Q-1=0.009)，是純Al的4.5倍，且退火幾乎不影響其阻尼。
　　(3)累積疊軋焊法制備Mu-Cu合金顆粒強(qiáng)化型鋁基復(fù)合材料，其中Mu-Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％。13道次軋制后Mn-Cu顆粒均勻地分布在基體中，且沒(méi)有金屬間化合物生成，線掃能譜顯示兩相界面結(jié)合良好。Mn-Cu/Al基復(fù)合材料的最大

5、拉伸強(qiáng)度為110MPa，是純Al的2.1倍。420℃熱時(shí)效處理后強(qiáng)度和硬度下降，但阻尼(Q-1=0.01)和塑性(20％)得到非常明顯的提升。Mn-Cu/Al基復(fù)合材料的電阻率為2.64μΩ·cm，導(dǎo)電性能略低于純鋁，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于幾種常見(jiàn)的鋁合金。
　　(4)相比于LLZNO陶瓷顆粒，金屬M(fèi)n-Cu顆粒與Al基體的結(jié)合更好。在其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的情況下，只需較低的形變量和室溫軋制就可以使Mn-Cu顆粒和鋁基體形成冶金結(jié)合，但本文中選用的