颗粒增强镁基复合材料的阻尼性能研究

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本文以制备高阻尼SiC颗粒增强镁基复合材料为目标,使用阻尼性能和强度兼顾的Mg-Zn-Zr合金为基体、平均粒径50μm的SiC颗粒为增强体,采用搅拌铸造的方法制备了镁基复合材料。对镁基复合材料的微观组织进行了表征,对镁基复合材料的阻尼性能和力学性能进行了测试,并对镁基复合材料的阻尼机理进行了分析。   实验结果表明:   (1)Zr含量较高时Mg-Zr合金属高阻尼合金。铸态Mg-Zr合金中Zr含量在0.13~0.24%范围内耗出现最低值,之后随Zr含量增加内耗值变大。Mg-Zr合金在应变振幅较小时产生由频率决定而与应变振幅无关的阻尼;在应变振幅较高时产生与应变振幅有关而与频率无关的阻尼,阻尼急剧增加。铸态Mg-0.38%Zr合金及纯镁的内耗Q-1都随温度的升高而增大,前者在230~260℃范围内产生晶界弛豫内耗峰,后者在300~370℃范围内出现机理不明的内耗峰。   (2)随着Zn含量的增加,Mg-Zn-Zr合金中MgZn强化相增多,所以Mg-Zn-Zr合金的力学性能明显提高。Zn含量在0.8~2.1%范围内,Mg-Zn-Zr合金的阻尼性能变化不大,继续增加Zn含量合金的阻尼性能急剧下降。Mg-2.1%Zn-0.7%Zr合金在50~100℃和200~300℃的温度范围内分别出现内耗峰。前者为位错割阶攀移和空穴沿位错扩散引起的内耗峰,后者为晶界滑移内耗峰。对Mg-Zn-Zr合金的阻尼性能和力学性能进行综合考虑,选定Mg-2.1%Zn-0.7%Zr作为镁基复合材料的基体合金。   (3)采用搅拌铸造的方法可以制备较大SiC颗粒增强的镁基复合材料,颗粒在基体合金中分布均匀,复合材料的氧化较轻。随着SiC加入量的增加,镁基复合材料的硬度提高。随着SiC体积百分数的增加,复合材料的内耗值先下降,随后有所上升。SiC体积分数为1%的复合材料的内耗值最大,体积分数为7%的复合材料的内耗值最小。温度在25~300℃时镁基复合材料的内耗低于纯镁和基体合金的内耗;在350℃以上的高温下镁基复合材料的内耗高于纯镁和基体合金的内耗。
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