【摘 要】
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减振降噪是近年来人们特别关注的一类民生问题,而高阻尼材料由于其独特的组织结构,可有效地将内部机械振动能转变为内能而耗散掉,在外部产生明显的减振降噪效果,因此在减振降噪领域具有广阔的应用前景。在众多的阻尼合金材料中,Zn-Al共析合金（ZA22）因其超高的阻尼本领而备受人们青睐。然而,目前该合金仍存在力学性能（强度和塑性）偏低的不足,这已严重阻碍了其进一步的推广与应用。为改善此问题,本文采用累积叠轧
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减振降噪是近年来人们特别关注的一类民生问题,而高阻尼材料由于其独特的组织结构,可有效地将内部机械振动能转变为内能而耗散掉,在外部产生明显的减振降噪效果,因此在减振降噪领域具有广阔的应用前景。在众多的阻尼合金材料中,Zn-Al共析合金（ZA22）因其超高的阻尼本领而备受人们青睐。然而,目前该合金仍存在力学性能（强度和塑性）偏低的不足,这已严重阻碍了其进一步的推广与应用。为改善此问题,本文采用累积叠轧（ARB）工艺制备了Zn/Al多层复合板材,同时结合固溶与时效处理,采用SEM、EPMA、XRD、DSC、DMA和万能试验机等测试手段对所得材料进行了表征及阻尼与拉伸力学性能测试。研究发现:ARB工艺实现了Zn、Al金属层间的冶金结合。Zn-Al合金层首先在Zn层和Al层的界面处形成,该合金层的数量和体积分数都随着ARB循环道次的增加而逐步增加,直至Zn、Al金属层完全消失,形成成分均一的ZA22合金。相比铸造制备的ZA22合金,ARB工艺制备的ZA22合金的内部组织更加均匀。经过固溶处理后,Zn/Al多层复合板材中原来粗糙的片层状共析组织转变为亚微米级粒状共析组织,各种界面的数量和体积进一步增加。而时效处理则又会导致粒状共析组织逐渐粗化,且时效温度越高则粒状共析组织粗化程度越高,直至最后恢复为片层状共析组织。阻尼性能方面,在从室温至约275℃的温度范围内,较之铸态ZA22合金,ARB样品的阻尼性能显著提高,并且阻尼值还会随着ARB循环道次的增加而升高。ARB-7样品在室温附近的阻尼值Tanδ最高可达到0.05517,而铸态ZA22合金的阻尼值Tanδ仅为0.03476。分析认为这应该与ARB样品中新增的层间界面及更高密度的相界面有关。经过固溶处理后,由于界面密度的提高,ARB样品的低温阻尼性能进一步升高,但在时效处理后,由于样品内部组织的粗化,阻尼性能又开始下降。力学性能方面,随着ARB循环道次的增加,ARB样品的拉伸强度逐步升高,至ARB-9样品时屈服强度和抗拉强度最高可分别达到265 MPa和305 MPa,均为铸态ZA22合金的1.30倍左右。延伸率则随着ARB循环道次的增加先升高后降低,ARB-7样品的延伸率最高可达50.4%,是铸态ZA22合金的10.7倍左右。ARB样品显著提升的力学性能可主要归因于细晶强化和位错强化效应。经固溶处理后,ARB样品的抗拉强度下降,而延伸率显著提高;而经时效处理后,抗拉强度有所回升,而延伸率有所下降。
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