【摘要】：鎂合金具有密度低、比強度和比剛度高、電磁屏蔽性良好和無磁性等優(yōu)點,并且其阻尼減振性能明顯優(yōu)于其它金屬結構材料,是制備高性能輕質減振結構件的關鍵材料之.一。然而,現(xiàn)有的高阻尼鎂合金強度偏低,且力學性能與阻尼性能之間存在矛盾,其應用范圍受到了很大限制。有關鎂合金力學與阻尼性能調控方法的研究報道很多,但在高強高阻尼鎂合金研究方面的進展緩慢。本論文擬采用一種新型的軋制工藝來調控鎂合金的微觀組織特征,協(xié)調合金的強度與阻尼性能,以期制備出高強高阻尼的鎂合金板材。論文首先以Mg-0.6Zr合金為研究對象,采用高應變速率軋制工藝制備細晶板材,探討軋制應變速率對板材組織、力學及阻尼性能的影響,探索通過細化動態(tài)再結晶晶粒尺寸來制備高強高阻尼合金板材的可行性;在此基礎上,在Mg-0.6Zr合金中添加不同含量的Zn元素,研究Zn含量對Mg-xZn-0.6Zr合金板材的微觀組織、動態(tài)析出行為、織構、力學性能及阻尼性能的影響,初步探討細晶鎂合金板材的阻尼機制以及納米析出相對鎂合金阻尼性能的影響機制。(1)論文研究了軋制應變速率(1Os-1 20s-1和30s-1)對Mg-0.6Zr合金板材組織、力學和阻尼性能的影響規(guī)律。結果表明:在10s-1-30s-1應變速率范圍內(nèi),隨軋制應變速率的增大,板材的動態(tài)再結晶體積分數(shù)和晶粒尺寸增大,并且板材的基面織構強度弱化,因此板材的力學性能呈下降趨勢,而阻尼性能呈上升趨勢。Mg-0.6Zr高應變速率軋制板材具有更強烈的細晶強化效果,使板材的綜合力學性能明顯優(yōu)于采用其它軋制工藝制備的Mg-0.6Zr合金板材;同時,板材的動態(tài)再結晶晶粒內(nèi)的可動位錯密度較高且位錯纏結少,使板材的與應變振幅相關阻尼性能明顯優(yōu)于采用其它熱加工工藝制備的Mg-0.6Zr合金,表明具有較高可動位錯密度的細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含量對高應變變速率軋制Mg-xZn-0.6Zr(x=2,4,6wt.%)合金板材的組織、力學和阻尼性能的影響規(guī)律。結果表明:隨Zn含量的增加,Mg-xZn-0.6Zr合金板材的動態(tài)再結晶體積分數(shù)下降、晶粒尺寸減小、動態(tài)納米析出相的密度明顯增大,且析出相的尺寸略有增大。這種強烈的晶粒細化效果和高密度動態(tài)析出納米沉淀相的強化效應顯著提升了板材的綜合力學性能。當Zn加入量為6wt.%時,Mg-6Zn-0.6Zr合金(ZK60)板材具有最佳的綜合性能,其抗拉強度、屈服強度和伸長率分別為314MPa、249MPa和20.4%;同時,位錯非基面滑移的激活以及位錯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,板材具有最佳的阻尼性能,并且在ε=1×10-3時,Q-1值達到了 0.036。實驗結果表明,通過調控動態(tài)再結晶晶粒尺寸及位錯組態(tài)和納米沉淀相特征,可以較好地解決Mg-Zn-Zr系鎂合金力學性能和阻尼性能存在的矛盾,從而制備出高強高阻尼的細晶板材。
【圖文】：

力超過其從弱釘扎點脫釘所需的脫釘應力，此時位錯從弱釘扎脫釘而只被強釘扎點釘扎，逡逑位錯在強釘扎點之間做往復運動產(chǎn)生與應變振幅相關阻尼，其值強烈依賴應變振幅。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振幅在自由振動中的衰減量ｍ逡逑１．２．２鎂合金的阻尼機理逡逑金屬及合金的阻尼機理主要分為六類，即位錯型、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理屬于位錯型，滿足Ｇｒａｎａｔｏ和逡逑Ｌｉｉｃｋｅ［１（）’１１］提出的位錯振動釘扎模型（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且尼機理存在。逡逑１．２．２．１位錯型逡逑根據(jù)Ｇ－Ｌ理論，合金中存在的各種缺陷對位錯的運動產(chǎn)生釘扎作用，，在外加載荷作逡逑用下位錯在釘扎點之間做不可逆的往復運動消耗能量，從而產(chǎn)生阻尼。在施加的應力較逡逑小時，位錯被弱釘扎點（溶質原子、空位）和強釘扎點（位錯纏結、第二相和界面）同時釘逡逑扎
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22;TG339

【參考文獻】

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本文編號：2667131