顆粒增強鋁基復(fù)合材料的阻尼行為研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的發(fā)展,減振降噪問題日益突出。而采用高阻尼性能的結(jié)構(gòu)材料,利用其自身的減振性能,達到減少振動和降低噪聲的目的,是最直接有效的方法。復(fù)合材料最大的特征就是可以通過引入界面并改變界面的結(jié)構(gòu)和屬性來提高材料的阻尼性能。往復(fù)擠壓法制備的鋁基復(fù)合材料,不但致密度高,擁有良好的強度、硬度以及阻尼性能,而且制造成本低,具有廣闊的應(yīng)用前景。本試驗選用純鋁為基體,選取SiC及Al2O3顆粒為增強體,通過往復(fù)擠壓法制備了不同顆粒含量、不同擠壓道次

2、的SiCp/Al復(fù)合材料及Al2O3p/Al復(fù)合材料。在動態(tài)熱機械分析儀(DMA)上測試了復(fù)合材料的阻尼性能隨振幅、頻率和溫度的變化關(guān)系,隨后對阻尼數(shù)據(jù)進一步處理,得到復(fù)合材料的溫度內(nèi)耗峰,計算了相應(yīng)的激活能。對比分析了兩種復(fù)合材料的阻尼行為,探討了其阻尼機制。得到以下主要結(jié)論：1.經(jīng)過往復(fù)擠壓法制備的鋁基復(fù)合材料具有優(yōu)秀的阻尼性能。室溫下,應(yīng)變振幅較小(ε＜2×10-6)時,復(fù)合材料的阻尼值均大于0.01,表現(xiàn)出高阻尼特性。復(fù)合材料的

3、阻尼表現(xiàn)出強烈的振幅相關(guān)性。在ε＜0.25×10-6時,應(yīng)變振幅對材料的阻尼性能影響較小。當ε＞0.25×10-6后,材料的阻尼性能急劇增加,然后趨于穩(wěn)定。隨著頻率的增加,復(fù)合材料的阻尼減小,但臨界應(yīng)變振幅基本保持不變。2.復(fù)合材料的阻尼性能隨頻率變化趨勢為：在頻率小于3Hz時,材料的阻尼值隨頻率升高而下降,說明復(fù)合材料的阻尼性能在較低頻率下對頻率變化較為敏感,但當頻率超過3Hz時,材料的阻尼值隨頻率變化不大。3.溫度升高,材料的阻尼性

4、能隨之增加。當溫度T＜100℃時,復(fù)合材料的阻尼性能升高幅度不大,但隨著溫度的繼續(xù)升高,材料的阻尼性能迅速提高。在測試頻率下,各試樣分別在150℃＜T＜300℃間出現(xiàn)一個較寬的內(nèi)耗峰,并且內(nèi)耗峰隨頻率的增加向高溫方向移動,而阻尼值卻隨之下降,表明該內(nèi)耗峰具有弛豫特性。4.室溫下,應(yīng)變振幅較低時兩種復(fù)合材料的阻尼性能相差不大,但在較高的應(yīng)變振幅下,SiC/Al復(fù)合材料的阻尼性能明顯高于Al2O3/Al復(fù)合材料。同時,SiC/Al復(fù)合材料的

5、臨界應(yīng)變振幅也高于Al2O3/Al復(fù)合材料。但Al2O3/Al復(fù)合材料的內(nèi)耗峰值及峰值溫度均高于SiC/Al復(fù)合材料,兩者的差值分別為0.011和21℃,這導(dǎo)致了Al2O3/Al復(fù)合材料具有更高的內(nèi)耗激活能。5.在低溫和小應(yīng)變振幅下,鋁基復(fù)合材料的阻尼主要由復(fù)合材料的本征阻尼、熱錯配應(yīng)變引起的位錯阻尼以及位錯脫釘引起的位錯阻尼構(gòu)成,而在大應(yīng)變振幅和較高溫度下,鋁基復(fù)合材料的阻尼主要由位錯脫釘阻尼、晶界馳豫引起的晶界阻尼和增強顆粒和鋁基體