無定形碳纖維增強(qiáng)超硬鋁復(fù)合材料阻尼性能研究.pdf

1、本文以研制和開發(fā)功能結(jié)構(gòu)一體化的高阻尼復(fù)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(qiáng)的Meso-10鋁基復(fù)合材料的力學(xué)與阻尼性能。利用金相顯微鏡(OM)和掃描電子顯微鏡(SEM)對復(fù)合材料中纖維的分布及拉伸斷口進(jìn)行微觀組織觀察，利用透射電子顯微鏡(TEM)對復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)和位錯組態(tài)進(jìn)行了分析；通過拉伸試驗(yàn)和硬度試驗(yàn)評價材料的力學(xué)性能；采用動態(tài)機(jī)械分析儀(DMA-Q800)研究

2、材料的低頻阻尼性能隨應(yīng)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(xué)和阻尼性能的影響；采用有限元法對多纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的室溫阻尼性能進(jìn)行數(shù)值模擬，并且對本文中的低模量碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的阻尼機(jī)制進(jìn)行綜合分析。揭示了超硬鋁基復(fù)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(fù)合材料奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　研究結(jié)果表明，碳纖維均勻地分布在Meso-10Al基體中，并且在增強(qiáng)體與基體之間

3、沒有發(fā)現(xiàn)界面反應(yīng)，鋁合金與碳纖維是弱界面結(jié)合。隨著碳纖維體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料力學(xué)性能逐漸下降，但由于基體材料為超硬鋁合金，體積分?jǐn)?shù)為10％與15%的復(fù)合材料的力學(xué)性能仍能滿足工程應(yīng)用的需要。
　　對室溫下擠壓態(tài)材料的阻尼-應(yīng)變曲線研究表明，鋁合金及復(fù)合材料的阻尼性能對應(yīng)變振幅表現(xiàn)出獨(dú)立和依賴兩個方面，符合G-L位錯阻尼機(jī)制，頻率對復(fù)合材料的阻尼-應(yīng)變譜影響不大；10%和15%的復(fù)合材料具有比基體合金好的阻尼性能，25%復(fù)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(fù)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(fù)合材料在250oC左右，均出現(xiàn)界面內(nèi)耗峰。
　　對固溶時效后的材料進(jìn)行力學(xué)和阻尼性能測試，發(fā)現(xiàn)140oC時效的材料力學(xué)性能和阻尼性能改善最明顯，力學(xué)性能提高35%，阻尼值增加1倍；固溶時效后復(fù)合材料在150oC(P1)和250oC(P2)左右均出現(xiàn)峰值，認(rèn)為P1是由位錯拖拽點(diǎn)缺陷運(yùn)動造成的，P2是由晶界和