【摘要】：鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、電磁屏蔽性良好和無(wú)磁性等優(yōu)點(diǎn),并且其阻尼減振性能明顯優(yōu)于其它金屬結(jié)構(gòu)材料,是制備高性能輕質(zhì)減振結(jié)構(gòu)件的關(guān)鍵材料之.一。然而,現(xiàn)有的高阻尼鎂合金強(qiáng)度偏低,且力學(xué)性能與阻尼性能之間存在矛盾,其應(yīng)用范圍受到了很大限制。有關(guān)鎂合金力學(xué)與阻尼性能調(diào)控方法的研究報(bào)道很多,但在高強(qiáng)高阻尼鎂合金研究方面的進(jìn)展緩慢。本論文擬采用一種新型的軋制工藝來(lái)調(diào)控鎂合金的微觀組織特征,協(xié)調(diào)合金的強(qiáng)度與阻尼性能,以期制備出高強(qiáng)高阻尼的鎂合金板材。論文首先以Mg-0.6Zr合金為研究對(duì)象,采用高應(yīng)變速率軋制工藝制備細(xì)晶板材,探討軋制應(yīng)變速率對(duì)板材組織、力學(xué)及阻尼性能的影響,探索通過(guò)細(xì)化動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸來(lái)制備高強(qiáng)高阻尼合金板材的可行性;在此基礎(chǔ)上,在Mg-0.6Zr合金中添加不同含量的Zn元素,研究Zn含量對(duì)Mg-xZn-0.6Zr合金板材的微觀組織、動(dòng)態(tài)析出行為、織構(gòu)、力學(xué)性能及阻尼性能的影響,初步探討細(xì)晶鎂合金板材的阻尼機(jī)制以及納米析出相對(duì)鎂合金阻尼性能的影響機(jī)制。(1)論文研究了軋制應(yīng)變速率(1Os-1 20s-1和30s-1)對(duì)Mg-0.6Zr合金板材組織、力學(xué)和阻尼性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:在10s-1-30s-1應(yīng)變速率范圍內(nèi),隨軋制應(yīng)變速率的增大,板材的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)和晶粒尺寸增大,并且板材的基面織構(gòu)強(qiáng)度弱化,因此板材的力學(xué)性能呈下降趨勢(shì),而阻尼性能呈上升趨勢(shì)。Mg-0.6Zr高應(yīng)變速率軋制板材具有更強(qiáng)烈的細(xì)晶強(qiáng)化效果,使板材的綜合力學(xué)性能明顯優(yōu)于采用其它軋制工藝制備的Mg-0.6Zr合金板材;同時(shí),板材的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒內(nèi)的可動(dòng)位錯(cuò)密度較高且位錯(cuò)纏結(jié)少,使板材的與應(yīng)變振幅相關(guān)阻尼性能明顯優(yōu)于采用其它熱加工工藝制備的Mg-0.6Zr合金,表明具有較高可動(dòng)位錯(cuò)密度的細(xì)晶鎂合金可以具有高阻尼性能。(2)在Mg-0.6Zr合金中添加不同含量的Zn元素,研究了 Zn含量對(duì)高應(yīng)變變速率軋制Mg-xZn-0.6Zr(x=2,4,6wt.%)合金板材的組織、力學(xué)和阻尼性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:隨Zn含量的增加,Mg-xZn-0.6Zr合金板材的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)下降、晶粒尺寸減小、動(dòng)態(tài)納米析出相的密度明顯增大,且析出相的尺寸略有增大。這種強(qiáng)烈的晶粒細(xì)化效果和高密度動(dòng)態(tài)析出納米沉淀相的強(qiáng)化效應(yīng)顯著提升了板材的綜合力學(xué)性能。當(dāng)Zn加入量為6wt.%時(shí),Mg-6Zn-0.6Zr合金(ZK60)板材具有最佳的綜合性能,其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為314MPa、249MPa和20.4%;同時(shí),位錯(cuò)非基面滑移的激活以及位錯(cuò)與納米析出相的交互作用使Mg-xZn-0.6Zr合金板材的阻尼性能得到極大的改善。在Zn含量為6wt.%時(shí),板材具有最佳的阻尼性能,并且在ε=1×10-3時(shí),Q-1值達(dá)到了 0.036。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過(guò)調(diào)控動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸及位錯(cuò)組態(tài)和納米沉淀相特征,可以較好地解決Mg-Zn-Zr系鎂合金力學(xué)性能和阻尼性能存在的矛盾,從而制備出高強(qiáng)高阻尼的細(xì)晶板材。
【圖文】：

力超過(guò)其從弱釘扎點(diǎn)脫釘所需的脫釘應(yīng)力，此時(shí)位錯(cuò)從弱釘扎脫釘而只被強(qiáng)釘扎點(diǎn)釘扎，逡逑位錯(cuò)在強(qiáng)釘扎點(diǎn)之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生與應(yīng)變振幅相關(guān)阻尼，其值強(qiáng)烈依賴(lài)應(yīng)變振幅。示逡逑意圖如圖１．４所不。逡逑Ｈｅｌｄ邐Ｓｌｒｖ＞ｓ邋Ｆｉｅｌｄ逡逑ｉ＿Ｍ逡逑：；１邋３邋＾邋Ｊ逡逑Ｉｒｔｃｉｖａｓｉｎｓ邋Ｓｔｒｏｓ邋邋邐？逡逑圖１．４Ｇ－Ｌ［ＩＣＵ１］位錯(cuò)模型示意圖逡逑４逡逑

Ａ－逡逑＼邋ｎｃｙｄｅｓ邋ｊ逡逑圖１．３振幅在自由振動(dòng)中的衰減量ｍ逡逑１．２．２鎂合金的阻尼機(jī)理逡逑金屬及合金的阻尼機(jī)理主要分為六類(lèi)，即位錯(cuò)型、孿晶型、晶界型、界面型、磁疇逡逑壁型和熱彈性型。在低溫下，大部分鎂合金的阻尼機(jī)理屬于位錯(cuò)型，滿(mǎn)足Ｇｒａｎａｔｏ和逡逑Ｌｉｉｃｋｅ［１（）’１１］提出的位錯(cuò)振動(dòng)釘扎模型（Ｇ－Ｌ模型）。部分鎂合金的阻尼符合孿晶型，例如逡逑Ｍｇ－Ｃｕ系［１２］合金；而在高溫條件下，還有晶界型［ｍ４］Ｐ且尼機(jī)理存在。逡逑１．２．２．１位錯(cuò)型逡逑根據(jù)Ｇ－Ｌ理論，合金中存在的各種缺陷對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生釘扎作用，，在外加載荷作逡逑用下位錯(cuò)在釘扎點(diǎn)之間做不可逆的往復(fù)運(yùn)動(dòng)消耗能量，從而產(chǎn)生阻尼。在施加的應(yīng)力較逡逑小時(shí)，位錯(cuò)被弱釘扎點(diǎn)（溶質(zhì)原子、空位）和強(qiáng)釘扎點(diǎn)（位錯(cuò)纏結(jié)、第二相和界面）同時(shí)釘逡逑扎
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22;TG339

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2667131