飛灰空心球-鋁復合材料的吸能與阻尼性能研究.pdf

1、本文采用壓力浸滲專利技術(shù)制備高體積分數(shù)的飛灰空心球/鋁復合材料,利用金相顯微鏡、X射線成分分析(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、電子萬能試驗機、Hopkinson壓桿、動態(tài)力學分析儀(DMA)和內(nèi)耗儀等分析手段,研究了復合材料的微觀組織、沖擊吸能性能及阻尼性能,并探討組織與性能的關(guān)系。
　　對原始飛灰空心球(粒徑70μm)的性能進行表征發(fā)現(xiàn)其主要成分為SiO2和Al2O3,密度為0.66g/cm3,孔

2、率為70％。TEM觀察表明,飛灰空心球/Al復合材料的界面結(jié)合情況良好;純鋁基體與空心球不發(fā)生界面反應,含Mg的6061鋁、7075鋁合金與空心球存在界面反應,生成MgAl2O4。
　　準靜態(tài)壓縮(應變率為10-3)條件下,飛灰空心球/Al復合材料的屈服強度和吸能能力隨基體強度增加而增大,以1199Al、6061Al及7075Al為基體的復合材料的屈服強度分別為70MPa、150MPa和190MPa左右,準靜態(tài)壓縮條件下吸能能力分

3、別為30MJ/m3、54MJ/m3和90MJ/m3左右。
　　動態(tài)壓縮條件下,飛灰空心球/鋁復合材料的應變率敏感性取決于鋁基體的應變率敏感性。1199Al基復合材料具有較大的應變率敏感性系數(shù)(Σ),為0.04左右,且動態(tài)壓縮屈服強度與準靜態(tài)壓縮相比提高了一倍,吸能能力提高了約50%～70%,達到50～60MJ/m3,吸能效率可達到70%～80%左右。
　　利用單懸臂法研究了飛灰空心球/鋁復合材料低頻阻尼。結(jié)果表明,低頻(0.

4、5～20Hz)下,當溫度較低時(室溫～100℃),復合材料低頻阻尼在(5～20)×10-3,并且隨溫度升高而增大;當高于300℃時,阻尼值達到(40～120)×10-3。
　　利用彎曲共振法研究了飛灰空心球/鋁復合材料聲頻阻尼。在室溫下測得1～2kHz應變振幅為10-4的阻尼為9～12×10-3,為鋁合金阻尼的10倍。位錯阻尼是聲頻下的材料的主要阻尼機制。
　　以6061Al、7075Al合金為基體的復合材料阻尼性能低于11