【摘 要】
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Al-Cu合金具有耐热性好、韧性高和密度低等优点,因此,被作为结构件广泛用于航空航天、国防军事和汽车交通等领域。随着工业现代化的发展,对航空航天和电子零部件用材的要求更高,通过使用阻尼材料减振降噪可有效地提高飞机的安全性、舒适性和环保性。Al-Cu合金的低阻尼特性限制了其在航空航天领域的应用。然而,通过调控铜元素含量和采用搅拌摩擦加工（Friction Stir Processing,FSP）技术
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Al-Cu合金具有耐热性好、韧性高和密度低等优点,因此,被作为结构件广泛用于航空航天、国防军事和汽车交通等领域。随着工业现代化的发展,对航空航天和电子零部件用材的要求更高,通过使用阻尼材料减振降噪可有效地提高飞机的安全性、舒适性和环保性。Al-Cu合金的低阻尼特性限制了其在航空航天领域的应用。然而,通过调控铜元素含量和采用搅拌摩擦加工（Friction Stir Processing,FSP）技术有望提高Al-Cu合金的阻尼性能,进一步扩展Al-Cu合金在减振降噪领域的应用。本文选用Al-Cu二元合金的作为研究对象,研究Cu含量对Al-Cu合金的微观结构、力学性能、阻尼性能和储能模量的影响;对Al-4Cu和Al-20Cu合金进行搅拌摩擦加工（FSP）,并研究了FSP Al-4Cu和FSP Al-20Cu合金的微观结构、力学性能、阻尼性能和储能模量,为设计和制备高阻尼Al-Cu合金提供理论与实验依据。研究结果表明:均热处理后,Al-3Cu和Al-4Cu合金中存在细小的Al2Cu相,而Al-5.7Cu、Al-10Cu和Al-20Cu合金中分布着大量的块状和带状的Al2Cu相;由于高含铜量Al-Cu合金中存在大量的Al2Cu相,使得位错和相界面数量增加,诱发位错和界面阻尼行为,使合金具有更好的阻尼性能;在360°C时,Al-20Cu合金的内耗值为0.067,分别比Al-3Cu和2024铝合金高168%和352.7%,其综合阻尼指数(EIF)值比2024铝合金高230%,Al-Cu合金的储能模量随含铜量的增加而增加;经FSP后,Al-4Cu和Al-20Cu合金的晶粒和Al2Cu相均得到明显细化,在FSP过程中Al-Cu合金中没有形成新的相;FSP后Al-Cu合金的内耗值随应变和温度的升高而增大,且FSP Al-Cu合金的阻尼性能相较于其母材得到显著提高;经FSP后,Al-20Cu合金中存在大量的细小晶界和Al2Cu相界面,这些晶界和相界面的滑移,诱发晶界和界面阻尼,有利于改善合金的阻尼性能;FSP Al-4Cu合金的存储模量高于母材,而FSP Al-20Cu样品的储能模量低于母材;在360°C时,FSP-400 Al-4Cu合金的内耗值为0.163,比其母材和FSP-2024Al合金分别提高了462%和6.5%;FSP-400 Al-4Cu合金的EIF值分别其母材和FSP-2024Al合金提高了684.9%和81.7%;在360°C时,FSP-400 Al-20Cu合金的内耗值为0.246,分别比母材和FSP-2024Al合金提高了266%和61%;FSP-400 Al-20Cu合金的EIF值分别比其母材和FSP-2024Al合金提高了481.9%和107.9%。
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