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碳化硅晶须增强镁基复合材料阻尼性能研究

张永锟  
【摘要】: 本文采用商业纯镁、AZ91D以及Mg-1%Si三种合金作为基体合金;以β-SiCw为增强体,采用挤压铸造工艺,分别制备了20%SiCw/Mg、20%-SiCw/Mg-Si、20%SiCw/AZ91D、30%SiCw/Mg-Si四种镁基复合材料;并对20%SiCw/Mg-Si、20%SiCw/AZ91D在648K进行了常规的热挤压变形。利用拉伸试验测试了材料的力学性能,采用机械动态分析仪(DMA-Q800)测试了材料的阻尼性能,采用金相显微镜观察了基体合金的微观组织,利用扫描电镜对变形前后的晶须分布情况以及各材料的拉伸断口进行了观察,利用透射电镜,对复合材料的界面结构和位错组态进行了观察,采用荧光光谱分析手段对挤压铸造前后AZ91D的成分进行了测量。 研究结果表明,三种以不同合金为基体的复合材料具有类似的界面结构;复合材料的力学性能依赖于基体合金的力学性能和铸造性能。此外,热挤压变形导致晶须沿挤压方向排列,提高了材料的力学性能。 对室温阻尼-应变振幅的曲线研究表明,室温下,镁基复合材料的阻尼性能对应变振幅的依赖性均表现出独立和依赖两个区域;并且曲线可以采用G-L位错钉扎模型给予很好的解析。对阻尼-温度-频率曲线的研究表明,镁基复合材料的阻尼性能随温度的升高而增加,随频率的降低而增加;并且随温度变化中分别于120oC、220oC出现两个温度峰,对比分析表明,前一个峰来源于基体合金中大量位错沿基面滑移;后一个峰,源于基体合金和增强体之间相界面的微滑移。 对热挤压后材料的阻尼性能研究发现,热挤压变形后,材料的阻尼性能随应变振幅、温度、频率的变化趋势没有改变;但热挤压降低了材料的室温阻尼性能,而随温度的增加,热挤压变形后的材料的阻尼性能逐渐高于挤压前的材料的阻尼性能;此外,热挤压对两个温度峰的形貌和位置有所影响;挤压后,较低温度的峰为基面位错的运动导致,而温度较高的峰则为几方面因素共同作用导致。 依据挤压铸造态复合材料和基体合金的阻尼性能,对复合材料的阻尼性能混合法则进行了讨论,发现其在定性分析上是合理的,不能给予准确的定量计算。


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