γ-Mn基合金孿晶型高阻尼的探索.pdf

1、一一一一一一一一一一止壑ia燮t`iyMn基合金孿晶型高阻尼的探索摘要近代機(jī)械對減震與降噪日益提高的要求給高阻尼合金提供了廣闊的發(fā)展空間。作為孿晶型高阻尼結(jié)構(gòu)材料的MnCu基合金已在工業(yè)上取得了應(yīng)用。本文的研究將這一領(lǐng)域擴(kuò)展到MnNi.MnFe等其它yMn基合金，以探索微孿晶的形成條件及其與高阻尼特性之間的普遍規(guī)律。這對于開發(fā)yMnF?；鵄4作:hw伏質(zhì)、價(jià)廉的高阻尼材料有巨大的潛在意義》本文首先根據(jù)錳銅二元系亞規(guī)則溶液模型，對yMnC

2、u合金在(Y十a(chǎn))亞穩(wěn)混溶區(qū)內(nèi)時(shí)效過程中相變驅(qū)動(dòng)力與濃度間的關(guān)系進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算，得出該合金發(fā)生Spinodal分解的熱力學(xué)判據(jù)，確定了yMnCu合金在時(shí)效過程中過飽和固溶體分解的相變特征.研究了Incramute合金(43Mn55Cu2A1)中溫時(shí)效過程中電阻、內(nèi)耗、模量等物理性能的變化規(guī)次，在yMnCu合金研究的基礎(chǔ)上，采用示差電阻法(DRA)、示差熱分析(DSC).‘凈分析(DMA)和透射電子顯微分析(TEM)等方法，研究了yMn

3、17.合金的反鐵磁轉(zhuǎn)變與馬氏體相變的溫區(qū)、高阻尼特性和微孿晶結(jié)構(gòu)。動(dòng)力學(xué)Bat.%Ni研究表明，yMn基合金中高阻尼孿晶的形成主要取決于反鐵磁序出現(xiàn)的臨界畸變度，是否會(huì)觸發(fā)馬氏體相變要看相變溫區(qū)的相對高低。與此同時(shí)，研究了用Fe替代MnNi合金中部分Ni以后合金阻尼性能的變化情況。根據(jù)測定錳含量對MnFe系合金介點(diǎn)和電阻的影響規(guī)律，我們發(fā)現(xiàn)，MnFe合金系存在兩種反鐵磁狀態(tài)，分別為:低錳態(tài)(I)和高錳態(tài)(II).在低錳態(tài)(I)中，合金的

4、TN點(diǎn)隨錳含量的增加而明顯升高當(dāng)錳含量達(dá)到某一臨界值時(shí)，踢點(diǎn)急逮降低，合金進(jìn)入高錳態(tài)(II)I介點(diǎn)基本保持恒定，與該兩種狀態(tài)相對應(yīng)電阻溫度系數(shù)有相反的變化.與此同時(shí)，本文根據(jù)德拜固體熱容理論，對錳含量在45.986.4at.%范圍的MnFe合金反鐵磁轉(zhuǎn)變時(shí)熱容的貢獻(xiàn)以及磁燴、磁嫡等熱力學(xué)量進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明，兩種反鐵磁狀態(tài)原子間的相互作用以及在磁有序化時(shí)的相變驅(qū)動(dòng)力明顯不同。這種反鐵磁態(tài)的不同可能與鐵的浸透極限(percolation

5、limit)有關(guān)，并有利于形成微孿晶。本文將鐵錳合金系的研究工作擴(kuò)展到了高錳的MnFe合金范圍，通過對該合金系阻尼性能的測定，發(fā)現(xiàn)yMnFe基合金(71.3at.%Mn)在TN點(diǎn)以下的反鐵磁態(tài)形成一個(gè)內(nèi)耗峰高達(dá)101數(shù)量級，溫區(qū)寬約2000C的高阻尼區(qū)。隨著含錳量的增加該高阻尼區(qū)內(nèi)逐漸顯示出兩個(gè)分立的內(nèi)耗峰。從內(nèi)耗與模ADissertationSubmitedtoShanghailiaoTongUniversityfortheDegre

6、eofPh.DTHEHIGHDAMPINGCAPACITYASSOCIATEDWITHMICROTWINSINGAMMAMnBASEDALLOYSABSTRACTThehighdampingalloyswhichfulfilltherequirementsfordampingoutvibrationandnoiseinmodemmechanismhavegotanextensivedevelopmentinrecentyears.The

7、highdampingcapacityassociatedwithmicrotwinsinyMnCualloyhasbeenappliedinindustry.InthisdissertationtheresearchareawasextendedtootheryMnbasedalloyssuchasMnNiandMnFeinordertorevealthecorrelationbetweenmicrotwinsandhighdampi

8、ngcapacity.ItwillbefavorforthefurtherdevelopmentofhigherqualityandcheaperdampingmaterialinMnFebasedalloyinthefuture.ThesubregularsolutionmodelinMnCusystemwasintroducedtocalculatethedrivingforceofphasetransformationwithre

9、specttocompositioninordertoclarifythedecomposingbehaviorduringaginginthe(ya)miscibilitygap.Thethermo勿namiccriterionofSpinodaldecompositioninyMnCualloywasinduced.Thechangeofphysicalpropertiessuchasresistanceinternalfricti

10、onandmodulusduringaginginIncramutealloywereexaminedcarefullyaswell.ThetemperatureregionofantiferromagnetictransitionandmartensitictransformationhighdampingcapacityandmicrostructurewereinvestigatedinyMn17.8at.ooNialloyusi

11、ngdiferentialresistanceanalysis(DRA)diferentialscanningcalorimeter(DSC)dynamicmechanicalanalysis(DMA)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM).Itwasfoundthattheformationofthehighdampingmicrotwinswasatributedtothecriticallat

12、icedistortioncausedbyantiferromagneticordering.Whetheritcantriggerthemartensitictransformationwilldependupontheirtemperatureregion.ThedampingcapacityofMnNiFealloyofwhichsomeNiatomswerereplacedbyFewasalsoexamined.Variatio

13、nof介andresistancewithmanganesecontentinMnFealloysystemwasinvestigated.ItwasrevealedthatthereexistedtwokindsofantiferromagneticstateinMnFesystem:thestate(I)withlowermanganesecontentandthestate(I)withhighermanganesecontent