無定形碳纖維增強超硬鋁復合材料阻尼性能研究.pdf

1、本文以研制和開發(fā)功能結構一體化的高阻尼復合材料為目的，研究了采用粉末冶金和熱擠壓工藝制備的Meso-10超硬鋁合金和XN-05無定形碳纖維增強的Meso-10鋁基復合材料的力學與阻尼性能。利用金相顯微鏡(OM)和掃描電子顯微鏡(SEM)對復合材料中纖維的分布及拉伸斷口進行微觀組織觀察，利用透射電子顯微鏡(TEM)對復合材料的界面結構和位錯組態(tài)進行了分析；通過拉伸試驗和硬度試驗評價材料的力學性能；采用動態(tài)機械分析儀(DMA-Q800)研究

2、材料的低頻阻尼性能隨應變振幅和溫度的變化規(guī)律；確定材料的固溶時效工藝并研究固溶時效對材料力學和阻尼性能的影響；采用有限元法對多纖維增強鋁基復合材料的室溫阻尼性能進行數(shù)值模擬，并且對本文中的低模量碳纖維增強鋁基復合材料的阻尼機制進行綜合分析。揭示了超硬鋁基復合材料低頻阻尼行為的變化規(guī)律及其影響因素，為開發(fā)高阻尼、高性能鋁基復合材料奠定了良好的基礎。
　　研究結果表明，碳纖維均勻地分布在Meso-10Al基體中，并且在增強體與基體之間

3、沒有發(fā)現(xiàn)界面反應，鋁合金與碳纖維是弱界面結合。隨著碳纖維體積分數(shù)的增加，復合材料力學性能逐漸下降，但由于基體材料為超硬鋁合金，體積分數(shù)為10％與15%的復合材料的力學性能仍能滿足工程應用的需要。
　　對室溫下擠壓態(tài)材料的阻尼-應變曲線研究表明，鋁合金及復合材料的阻尼性能對應變振幅表現(xiàn)出獨立和依賴兩個方面，符合G-L位錯阻尼機制，頻率對復合材料的阻尼-應變譜影響不大；10%和15%的復合材料具有比基體合金好的阻尼性能，25%復合材料

4、的阻尼性能反而比基體合金的差。對阻尼-溫度-頻率曲線的研究表明，鋁基復合材料的阻尼性能隨溫度的升高而增加，隨頻率的降低而增加，復合材料在250oC左右，均出現(xiàn)界面內耗峰。
　　對固溶時效后的材料進行力學和阻尼性能測試，發(fā)現(xiàn)140oC時效的材料力學性能和阻尼性能改善最明顯，力學性能提高35%，阻尼值增加1倍；固溶時效后復合材料在150oC(P1)和250oC(P2)左右均出現(xiàn)峰值，認為P1是由位錯拖拽點缺陷運動造成的，P2是由晶界和