漂珠/AZ91D镁合金复合材料组织与阻尼性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:qq149971093
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随着现代工业的发展,振动和噪音的危害日益凸显,开发高阻尼高性能的镁合金阻尼材料是减小振动和噪音的有效途径之一。本文采用搅熔铸造的方法制备了漂珠/AZ91D镁合金复合材料。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了漂珠的加入对镁合金复合材料组织的影响;通过X射线衍射分析(XRD)和能谱分析(EDS)研究了镁合金复合材料的物相组成;同时研究了固溶和半固态等温热处理对镁合金复合材料的组织和性能的影响;采用动态热机械分析仪(DMA)分析了漂珠/AZ91D镁合金复合材料在铸态和热处理态的阻尼行为;最终综合分析了漂珠/AZ91D镁合金复合材料的阻尼机制。  对于铸态的漂珠/AZ91D镁合金复合材料,首先研究了漂珠含量和漂珠粒径对镁合金复合材料组织和阻尼性能的影响。结果表明,漂珠加入镁合金基体后发生反应生成了Mg2Si和MgO两种新相,同时漂珠还能细化基体的晶粒。漂珠/AZ91D镁合金复合材料的阻尼性能明显优于AZ91D镁合金基体,并随着应变幅值和温度的提高而增大。在室温下,漂珠含量高和漂珠粒径大的镁合金复合材料阻尼性能更好。而在较高温度时,漂珠含量低的复合材料的阻尼性能更好。同时发现复合材料的阻尼-温度曲线上存在一个150℃左右的阻尼峰,经过分析,发现这个阻尼峰的形成和位错的运动直接相关。漂珠与基体间的界面也会显著影响复合材料的阻尼性能,如果反应产物Mg2Si包裹着漂珠壁而没有分散均匀,那么界面阻尼就会降低,导致复合材料的阻尼性能恶化。  对于热处理态的漂珠/AZ91D镁合金复合材料,首先研究了不同固溶时间对漂珠/AZ91D镁合金复合材料组织和性能的影响。固溶处理后,复合材料组织中的β相(Mg17Al12相)分解,大量Al原子固溶到基体内,晶界更加清晰,并析出了细小的Mg-Al相。固溶处理可以提高复合材料的准静态压缩性能,且随着固溶处理时间的增长,复合材料的准静态压缩性能也相应提高;复合材料的压缩断裂机制是以解理断裂为主的脆性断裂。在室温下,固溶时间较短的复合材料阻尼性能较好,而在高温时,固溶时间长的复合材料阻尼性能更好。之后对漂珠/AZ91D镁合金复合材料进行了半固态等温处理,研究了半固态热处理对复合材料组织和性能的影响。结果发现,随着半固态热处理温度的升高和热处理时间的增长,晶粒逐渐长大,晶界变得越来越明显,晶内的小液池变大且数量减少,同时Mg2Si的尺寸逐渐增大,形状因子提高。半固态等温热处理提高了漂珠/AZ91D镁合金复合材料的准静态压缩性能,在室温下,低热处理温度的复合材料的阻尼性能较好,而在高温下,热处理温度高的复合材料拥有较高的阻尼性能。热处理后的不同漂珠含量的复合材料阻尼性能与铸态时明显不同。  综合分析漂珠/AZ91D镁合金复合材料在铸态和热处理态时的阻尼行为,可以发现复合材料的阻尼主要来源于界面阻尼、位错阻尼和晶界阻尼。阻尼的大小取决于界面、位错和晶界的数量和可动性。对于漂珠/AZ91D镁合金复合材料,随着外加应力的增加或温度的提升,界面、位错和晶界依次开始运动,材料的阻尼性能不断提升。
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