B对TiNb基体合金Snoek阻尼效应及微观组织的影响

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随着科学技术的发展,许多工业及生产生活领域对材料抗震减噪的阻尼性能要求越来越高,由上世纪开始研究的各种高阻尼材料在工程中得到了广泛的应用,但这些材料的阻尼性能一般是通过破坏自身结构获得的,材料的阻尼性能会逐渐下降,直至消失,所以这也就意味着该材料的使用寿命较短。而基于点缺陷弛豫效应的Snoek弛豫过程,由于其不会对合金结构造成破坏,所以可以长时间内保持良好的阻尼性能,所以近年来受到广泛关注。其中H,O和N等小半径原子得到了较深入的研究,但要将此类原子固溶进入基体金属,一般需要通过添加该原子与基体金属形成的化合物,而B原子的添加可通过B单质,更加直接、精确,为新体系高阻尼合金设计和制备提供了思路。熔炼方法和粉末冶金方法均为合金材料制备的常用方法。本文分别采用上述两种方法分别制备Nb-B合金与Ti-Nb-B合金,通过DMA、XRD、OM、SEM和TEM等一系列方法对合金的阻尼性能、相组成和微观组织结构进行分析。初步研究了B原子作为小半径间隙原子参与Snoek弛豫效应的可行性,并建立阻尼性能与微观组织结构的一定关系。实验结果表明:(1)B原子可作为小半径间隙原子参与Snoek弛豫效应,且在Nb单质和Ti-Nb合金中均具备较高阻尼值与阻尼峰温。(2)B在Nb中达到最大固溶时,组织表现为Nb的固溶体,此时的NbB合金的阻尼性能最高,继续添加B原子时产生化合物,阻碍了弛豫效应。TiNbB合金中的阻尼峰出现宽展。(3)B原子的浓度变化没有显著影响阻尼峰温和激活能。
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