CuAlMn合金及其增强镁基复合材料的阻尼性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:TimRealler
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本论文采用了真空熔炼法制备了Cu11.5Al5Mn、Cu10.5Al5Mn、Cu12Al6Mn三种成分的形状记忆合金,并对合金进行固溶处理以及不同温度和不同时间的时效处理。用这种合金作为增强体,以纯镁和AZ91镁合金做为基体,通过将合金粉碎成屑,机械混合然后进行热压和热挤压的方法制备出了体积分数分别为10%、20%、30%的复合材料。采用光学显微镜(OM)研究了CuAlMn合金不同状态的显微组织变化,并采用X射线衍射对固溶和时效后合金的相组成进行了分析。采用差热法(DSC)对合金的相变点进行分析。采用拉伸试验测试了合金的室温力学性能。采用机械动态热分析仪(DMA-Q800)测试了CuAlMn合金及复合材料的阻尼性能。制备出的CuAlMn合金升温过程中在150℃附近出现逆马氏体相变阻尼峰,且全马氏体态的阻尼比母相态的阻尼值高。合金在经过固溶水淬以后,会保留很多缺陷,由于这些缺陷阻碍相界面的运动,其马氏体逆相变温度升高。随变温速率的提高,相变阻尼峰值增加,马氏体逆相变点升高。随振动频率的增加,合金的相变阻尼峰值减小,但峰温不变。马氏体态下合金的阻尼值随着应变振幅的增加而增加,而在相变区内合金的阻尼值随应变振幅的增加而有略微降低的趋势。基于以上现象,我们得出合金的热弹性马氏体(逆)转变是一个多种阻尼机制共同作用的结果。对CuAlMn合金进行时效后的研究发现,该合金具有很好的抗马氏体稳定化性能。较低温度下时效时,马氏体组织形态发生变化,有序度增加,组织自协调性变好;较高温度时效后,会有第二相γ2的析出,同时马氏体的位向关系变得复杂,有序度下降。马氏体的组织形态发生变化是一个原子扩散过程,随温度的升高,元素扩散速度的加快,这个过程发生的时间会逐渐缩短。合金在200℃时效2h后其相变阻尼峰值达到最好,同时抗拉强度、延伸率也达到最好。对CuAlMn合金加入基体中的复合材料阻尼性能研究表明,室温下,CuAlMn合金加入纯镁基体中,其阻尼没有明显变化,有略微下降趋势;但加入AZ91合金基体中时,其阻尼有很大的提高,且随着体积分数的增加,阻尼值提高幅度很大。而在阻尼-温度谱曲线上,两种复合材料的阻尼随温度的升高而上升。但预期的在CuAlMn相变区会产生的高阻尼并没有出现,可能是由于制备过程中材料产生的某种变化阻碍了CuAlMn合金的相变所致。在现有的实验条件基础上,采用热压和热挤压的制备方法,这种预期的实验结果难以实现。
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