鎂鋰合金力學(xué)與阻尼性能的研究.pdf

1、隨著當(dāng)今航空航天、交通運(yùn)輸以及3C產(chǎn)品的不斷發(fā)展，對合金材料輕量化及減振降噪性能的要求逐漸提高，鎂合金以其密度小，阻尼性能好的特點(diǎn)成為最有前景的合金材料之一。然而鎂合金的強(qiáng)度與阻尼性能不可兼得的矛盾使合金的實(shí)際應(yīng)用受到制約。鎂鋰合金是迄今為止密度最小的合金材料，合金中Li元素的添加，使合金的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。體心立方結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)使鎂鋰合金的阻尼機(jī)制發(fā)生改變，能有效的改善合金的加工性能，因此具有更廣闊的應(yīng)用前景。但目前并未對鎂鋰合金阻尼性能

2、及力學(xué)性能進(jìn)行進(jìn)一步的研究，對鎂鋰合金高阻尼性能僅僅停留在定性的認(rèn)識上，鎂鋰合金中阻尼機(jī)理及變化規(guī)律的研究仍然未知。針對這一問題，本文通過光學(xué)顯微鏡（OM）、X射線衍射儀（XRD）掃描電子顯微鏡SEM/能譜散射光譜EDS、拉伸性能測試、振幅-阻尼測試及溫度-阻尼測試等分析方法，系統(tǒng)的研究了二元鎂鋰合金中的阻尼機(jī)理及其各項(xiàng)性能規(guī)律，并對二元合金進(jìn)行合金化處理，分析了其合金化的影響及規(guī)律，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)鎂鋰合金的開發(fā)應(yīng)用打好基礎(chǔ)。
　　

3、本文首先對二元體系的Mg-xLi合金進(jìn)行分析，通過對不同相組成的Mg-xLi合金進(jìn)行性能測試得出結(jié)論：Li元素的添加能有效的改變合金的晶體結(jié)構(gòu)及相態(tài)組成，并起到細(xì)化晶粒的作用。合金的臨界應(yīng)變振幅及阻尼性能也隨著Li含量的增加而增加。而合金中β-Li相的出現(xiàn)，大幅度的提高了合金的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及延伸率，其中兩相共存狀態(tài)的合金強(qiáng)度最高，且阻尼性能穩(wěn)定。而鎂鋰合金中的阻尼機(jī)理不再是一般鎂合金中的位錯(cuò)釘扎理論，而是出現(xiàn)了一種新的疊加阻尼機(jī)理

4、。合金在低溫區(qū)域出現(xiàn)一個(gè)位錯(cuò)阻尼P1峰；而在高溫區(qū)域出現(xiàn)一個(gè)晶界滑移P2峰，說明合金中晶界阻尼及位錯(cuò)阻尼均對阻尼性能起到了貢獻(xiàn)。
　　之后，本文對三種相態(tài)中表現(xiàn)較好的兩相共存狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，通過對兩相共存狀態(tài)下不同Li含量合金的研究，得出：兩相區(qū)合金的強(qiáng)度隨Li含量的變化較小，而當(dāng)鋰含量為8.5wt.％時(shí)，合金中的α-Mg相出現(xiàn)兩種不同的晶粒形貌，較大的增強(qiáng)了合金的阻尼性能及力學(xué)性能。同時(shí)也進(jìn)一步驗(yàn)證了鎂鋰合金中的阻尼機(jī)理，

5、是由低溫區(qū)域的位錯(cuò)釘扎以及高溫區(qū)域的晶界滑移和位錯(cuò)攀移阻尼疊加而產(chǎn)生的新型阻尼機(jī)制。其中低溫條件下位錯(cuò)釘扎對阻尼性能起作用；而高溫條件下主要受晶界滑移及位錯(cuò)攀移阻尼的影響。
　　最后，本文選用Al元素對鎂鋰合金進(jìn)行合金化處理，通過對Mg-xLi-Al三元合金各項(xiàng)性能的測試，得出結(jié)論：Al元素的添加使合金中β-Li相出現(xiàn)的同時(shí)在晶界處出現(xiàn)第二相MgAlLi2。這種第二相的出現(xiàn)增強(qiáng)了合金的阻尼性能，同時(shí)通過第二相強(qiáng)化，提高了合金的屈服