熱處理和變形對鎂合金低頻阻尼性能的影響及機(jī)理研究.pdf

1、本文以研制和開發(fā)高阻尼鎂合金為目的，設(shè)計(jì)和制備了具有不同固溶度合金元素的純鎂、Mg-Al系、Mg-Ni系和Mg-Si系合金。利用光學(xué)顯微鏡(OM)和透射電子顯微鏡(TEM)等方法觀察合金的微觀組織特征；通過拉伸試驗(yàn)和硬度測試評價(jià)合金的力學(xué)性能；通過機(jī)械動態(tài)分析儀(DMA)研究合金的低頻阻尼性能隨應(yīng)變和溫度的變化規(guī)律；通過熱處理、熱擠壓變形和室溫小變形量拉伸等手段研究合金阻尼性能的穩(wěn)定性；通過正電子湮沒等測試手段分析影響鎂合金阻尼性能的點(diǎn)

2、缺陷種類。揭示了鎂合金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、高性能鎂基材料奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　對鑄態(tài)純鎂和鎂合金阻尼性能的研究表明：純鎂和鎂合金的阻尼機(jī)制屬于位錯(cuò)型。鎂合金的阻尼性能強(qiáng)烈地受到合金元素的種類和數(shù)量的影響；向純鎂中加入固溶度較高的Al元素，會極大降低鎂合金與應(yīng)變無關(guān)的阻尼值，但Al原子的加入可以改變鑄態(tài)純鎂中點(diǎn)缺陷的分布形式，因此在大應(yīng)變振幅下含Al量較少的鎂合金(<1％)阻尼值大大超過純鎂的阻尼值。

3、向純鎂中加入固溶度極低的Ni和Si元素，在合金中的初晶α-Mg相具有一定尺寸和體積比例的情況下，Mg-Ni和Mg-Si合金具有較高的阻尼性能；在小應(yīng)變振幅下，由于初晶α-Mg相中具有高于純鎂的位錯(cuò)密度，這類合金的阻尼值高于純鎂的阻尼值。鑄態(tài)純鎂、Mg-Ni和Mg-Si合金在室溫附近的高阻尼值來源于80oC附近的阻尼峰P1，該峰是由初晶α-Mg相中的位錯(cuò)與晶格中的點(diǎn)缺陷交互作用引起的。在230oC附近的P2峰為晶界阻尼峰。當(dāng)加入的Al元素

4、含量超過1%時(shí)，阻尼-溫度譜中的P1和P2阻尼峰被抑制。
　　熱處理對具有一定尺寸初晶α-Mg相的合金的阻尼性能有顯著的影響，這種影響歸因于初晶α-Mg相中非平衡狀態(tài)的點(diǎn)缺陷受熱處理的影響發(fā)生擴(kuò)散，并重新分布造成的。鑄態(tài)鎂合金中的溶質(zhì)原子以非平衡溶質(zhì)原子團(tuán)的狀態(tài)存在于初晶α-Mg相中，釘扎在位錯(cuò)上的釘扎點(diǎn)較少；當(dāng)熱處理溫度較低時(shí)，溶質(zhì)原子沿位錯(cuò)擴(kuò)散，使位錯(cuò)上的弱釘扎點(diǎn)數(shù)量明顯增加，晶格中的點(diǎn)缺陷數(shù)量降低。對于超過350oC的高溫?zé)?/p>

5、處理，點(diǎn)缺陷的擴(kuò)散速度明顯加快，溶質(zhì)原子團(tuán)快速分解，并且很快達(dá)到平衡狀態(tài)，很多溶質(zhì)原子擴(kuò)散至晶界處，部分原子均勻分布在晶格中。雖然這類鎂合金中雜質(zhì)點(diǎn)缺陷數(shù)量并不多，但它們受熱處理的影響發(fā)生重新分布后，對合金的阻尼性能和P1、P2阻尼峰有相當(dāng)顯著的影響。與上述鎂合金相比，熱處理對Mg-Al合金阻尼性能的影響非常小，這是由于Al含量較高，使位錯(cuò)上的弱釘扎點(diǎn)之間的長度LC降低到一定程度后，合金與應(yīng)變振幅無關(guān)的阻尼值基本達(dá)到最小值，雖然熱處理可

6、以顯著地改變合金的微觀組織，但無法大幅度地改變固溶態(tài)Al原子的數(shù)量，因此該類合金的阻尼性能不會明顯地受到熱處理的影響；
　　變形使Mg-1%Al和Mg-1%Si合金的室溫阻尼值下降，并且相比之下，具有高阻尼性能的Mg-1%Si合金的阻尼值受變形的影響更大，3%以上的室溫拉伸變形量即可抑制P1阻尼峰的出現(xiàn)，后續(xù)退火不能使由于擠壓變形而消失的P1阻尼峰得到恢復(fù)。變形使Mg-1%Al和Mg-1%Si合金在高溫測試范圍內(nèi)獲得顯著高于鑄態(tài)合