Mg-Cu-Mn合金阻尼及力學(xué)性能的平衡優(yōu)化研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)及交通運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，由此引起的振動(dòng)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(duì)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(qiáng)度金屬材料的應(yīng)用能有效降低結(jié)構(gòu)重量，達(dá)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(jī)械振動(dòng)及波增殖，達(dá)到減振降噪的目的。鎂不僅是目前密度最低、比強(qiáng)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(cuò)阻尼機(jī)制，若要得到高阻尼性能，就必須盡可能保證位錯(cuò)可動(dòng)；而材料的傳統(tǒng)強(qiáng)化理論認(rèn)為要得到高強(qiáng)度，就必須盡可能阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。這就導(dǎo)致鎂合金的阻尼性能和力學(xué)性能在一定程度上相互矛盾。因此，鎂合金阻尼及力學(xué)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(qiáng)度達(dá)到290MPa。但其性能不穩(wěn)定且制備工藝復(fù)雜。常規(guī)熔煉的Mg-Cu-Mn合金阻尼性能十分優(yōu)異，但強(qiáng)度又很低。

3、
　　針對(duì)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(xué)性能，并研究Y、Zn元素對(duì)Mg-Cu-Mn合金阻尼及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：Y、Zn元素提高了合金的屈服強(qiáng)度但降低了抗拉強(qiáng)度和延伸率。Y、Zn元素的細(xì)晶強(qiáng)化及Zn元素的固溶強(qiáng)化是屈服強(qiáng)度提高的主要原因；抗拉強(qiáng)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(cuò)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(duì)鑄態(tài)Mg-Cu-Mn合金進(jìn)行熱擠壓，進(jìn)一步提高其力學(xué)性能，并研究擠壓工藝對(duì)Mg-Cu-Mn合金阻尼及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：熱擠壓大幅提高合金力學(xué)性能，但卻顯著降低阻尼性能。其中，力學(xué)性能的大幅提高可歸結(jié)為：a.動(dòng)態(tài)再結(jié)晶引起的細(xì)晶強(qiáng)化；b.位錯(cuò)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(qiáng)化。阻尼性能的大

5、幅降低是由于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、加工硬化以及化合物相的彌散分布導(dǎo)致強(qiáng)頂扎點(diǎn)間平均位錯(cuò)段長度降低。
　　再次，通過對(duì)擠壓態(tài)Mg-Cu-Mn合金進(jìn)行反復(fù)彎曲，期望引入一種平直可動(dòng)的位錯(cuò)組態(tài)以改善擠壓態(tài)合金的阻尼性能，并研究反復(fù)彎曲對(duì)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(fù)彎曲后，確實(shí)在合金中引入了平直位錯(cuò)，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(duì)擠壓態(tài)Mg-Cu-Mn