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文檔簡介
1、本文針對合金元素能有效提高純鎂強度的同時顯著降低其阻尼性能這一矛盾,提出了采用具備較高阻尼性能的石墨顆粒來增強具備較高強度的鎂合金。采用半固態(tài)攪拌鑄造工藝成功制備了石墨顆粒增強 AZ91鎂合金基復合材料(Grp/AZ91),并對所制備的復合材料進行了熱擠壓變形。采用光學顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)研究石墨顆粒和熱擠壓變形對復合材料顯微組織的影響,采用萬能試驗機和維氏顯微硬度計研究石墨顆粒和熱擠壓變形
2、對復合材料力學性能的影響,采用動態(tài)機械分析儀(DMA)研究石墨顆粒和熱擠壓變形對復合材料阻尼行為的影響,通過熱處理進一步探索了復合材料中不同因素對阻尼行為的影響規(guī)律,同時對復合材料中的阻尼機制進行了系統(tǒng)的分析。
加入5%的石墨顆粒急劇細化了熱擠壓后復合材料的晶粒尺寸,而隨著石墨顆粒體積分數(shù)的進一步增加,晶粒尺寸又逐漸上升,隨著擠壓溫度和擠壓比的升高,晶粒尺寸都是先減小后增加,擠壓溫度300℃和擠壓比12時晶粒尺寸均最小。經(jīng)過相
3、同工藝的熱擠壓變形,不同體積分數(shù)的復合材料具有相同的石墨顆粒長徑比,隨著擠壓溫度和擠壓比的升高,石墨顆粒長徑比均單調增加。擠壓態(tài)復合材料的屈服強度與晶粒尺寸和位錯密度密切相關,晶粒尺寸的減小和位錯密度的增加都會使屈服強度上升。抗拉強度和延伸率與界面密切相關,由于石墨顆粒和基體合金為弱界面結合,界面的增加將導致抗拉強度和延伸率的下降。彈性模量與石墨顆粒體積分數(shù)密切相關,隨著石墨顆粒體積分數(shù)的增加,彈性模量單調上升。
隨著石墨顆粒
4、體積分數(shù)從0增加至10%,擠壓態(tài) Grp/AZ91復合材料的阻尼-應變譜顯著上升,而當石墨顆粒體積分數(shù)超過10%后,較低應變振幅下的阻尼值基體不隨石墨顆粒體積分數(shù)的增加而變化,只有當應變振幅超過0.0300%后,阻尼值才能隨石墨顆粒體積分數(shù)的增加而顯著上升。較低應變振幅下,擠壓溫度300℃和擠壓比12的復合材料均具有最高的阻尼值,較高應變振幅下,不同擠壓溫度和擠壓比的復合材料均具有相近的阻尼值。擠壓態(tài) Grp/AZ91復合材料的阻尼-溫
5、度譜上存在兩個明顯的阻尼峰,分別發(fā)生在150℃(P1峰)和350℃(P2峰)左右,阻尼峰 P1為主要受晶格自擴散控制的位錯滑移峰,P2峰為再結晶晶粒長大所形成的峰,阻尼-溫度譜測試之前晶粒尺寸越小,P2峰的峰溫越低,阻尼-溫度譜測試過程中晶粒長大程度越小,峰高越低。
水冷試樣中的位錯密度較高,但位錯之間有相當嚴重的纏結現(xiàn)象,從而使得水冷試樣的與應變振幅相關的阻尼明顯低于空冷與爐冷試樣。不同時效時間的阻尼-溫度譜在約150℃至2
6、00℃的范圍內出現(xiàn)了一個阻尼峰(P1′),時效時間越長,阻尼峰越明顯,經(jīng)分析此峰亦為主要受晶格自擴散控制的位錯滑移峰。室溫下,晶粒尺寸越大,作為位錯強釘扎點的晶界越少,位錯的可動性和可動范圍越大,與應變振幅相關的阻尼越高,較高溫度下,晶粒尺寸越小,晶界越多,其對阻尼的貢獻越大,阻尼值越高。在較高溫度下,當晶界對阻尼的貢獻相近時,由石墨顆粒長徑比增加導致界面增多而引起的阻尼增長便會體現(xiàn)出來。當晶粒尺寸相近時,較低溫度下,較高石墨顆粒體積分
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