固溶处理对ZK系镁合金力学及阻尼性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、拉伸试验以及动态热机械分析仪等研究了固溶处理对ZK系（ZK21,ZK40,ZK60）镁合金组织、力学及阻尼性能的影响。结果表明:经固溶处理后,ZK系合金的晶粒尺寸略有长大,第二相溶解、晶格畸变增加。晶界处脆性相的溶解产生的固溶强化效应导致固溶态合金的抗拉强度和显微硬度明显高于铸态。固溶处理后合金的与应变振幅无关阻尼下降、与应变振幅相关阻尼上升,且临界应变振幅明显增大。同一应变振幅下固溶态合金阻尼性能低于铸态;第二临界应变振幅(ε_cr2)增大使固溶态ZK系合金可以在更大应变振幅范围下使用。ZK系镁合金上述阻尼性能的变化可以用Granato-Lücke理论和塑性阻尼理论来解释。      

ZA27合金低频阻尼行为及其微观组织

通过对锌铝合金ZA27进行365℃固溶和250℃人工时效,在0.1、0.3、1.0Hz 3个振动频率下,测试了铸态和固溶时效态合金从室温到400℃的阻尼随温度、频率、应变振幅的变化规律,研究了阻尼行为与相应微观组织之间的关系。根据Al-Zn二元合金平衡相图,分析了ZA27合金在平衡和实际冷速下所结晶的铸态和固溶时效组织。结果表明:铸态ZA27合金阻尼的大小与频率有关、与应变振幅无关;在300℃附近阻尼-温度曲线出现的阻尼峰位不随频率的改变而移动,说明在此温度有一级固态相变;经固溶时效后,合金组织明显细化,阻尼特性基本不变,但阻尼峰值明显高于铸态合金,表明固溶时效不改变ZA27合金的阻尼特性,但显著提高了合金的阻尼。     

Nd对ZK60镁合金组织和阻尼性能的影响

采用MDA 8Q00型动态机械分析仪测试了试验合金的阻尼性能,研究了稀土元素Nd对ZK60镁合金阻尼性能的影响,并对合金在铸态、固溶态和挤压态下的阻尼性能进行了对比分析。结果表明,Nd的加入,改善了合金结构,细化了晶粒尺寸。加Nd后,铸态ZK60合金由原来的基体相α-Mg和MgZn两相组成变成了由基体相α-Mg+MgZn+MgNdZn三相组成,晶粒大小由100μm细化为35μm左右。部分Nd原子的固溶,缩短了弱钉扎点间的长度LC,降低了合金的应变无关阻尼。但MgNdZn相与α-Mg基体之间的相互作用,产生大量的可动位错,提高了合金的应变相关阻尼。在中等应变振幅范围内(1×10~(-4)≤ε≤4×10~(-4)),加Nd的ZK60镁合金在铸态、固溶态和挤压态下的阻尼性能均好于不加Nd的合金。     

固溶时效处理对Mg-4Zn-0.3Zr合金显微组织及阻尼性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、动态热分析仪和X射线衍射仪研究了固溶时效处理对Mg-4Zn-0.3Zr合金显微组织和阻尼性能的影响。结果表明,铸态合金晶粒尺寸约121μm,晶界粗大且有MgZn、MgZn₂和Mg₇Zn₃相分布;固溶处理后,晶界处的MgZn、MgZn₂和Mg₇Zn₃相基本溶入基体;时效处理后,晶界处有少量的颗粒状MgZn和MgZn₂相析出。在低应变振幅区,铸态合金阻尼性能最好,在高应变振幅区,固溶态阻尼性能最好,固溶+时效态合金阻尼曲线的斜率最大;3种状态合金在低温区的阻尼峰均由晶界阻尼峰和位错阻尼峰叠加构成,固溶态和固溶+时效态合金在高温区的阻尼峰为弛豫型阻尼峰。     

AZ91镁合金的动态应力-应变行为及其应变率效应

利用Hopkinson压杆技术对AZ91镁合金进行了冲击压缩实验,分析了该合金在铸态和固溶及时效处理后的动态应力-应变行为及其应变率效应.结果表明：在10^2-10^3s^-1应变率下,随应变率提高,AZ91镁合金在铸态和固溶及时效处理后的应力-应变曲线均具有先升高（正应变率效应）而后下降（负应变率效应）的特性,最大应变也连续增大,且随应变增加,流动应力显著增大.这主要是α-Mg基体的加工硬化、β-Mg17Al12相和Mg-Al-Mn相的晶界强化与沉淀强化、热软化及孔洞或裂纹的产生与发展所致.     

应变振幅对过共晶Al-Si-xLa合金室温阻尼行为的影响

研究了过共晶A1—Si—xLa合金在室温下不同频率的阻尼-应变振幅行为。A1—Si合金通过常规的铸造和喷射成形工艺制备，并采用动态热机械分析仪(DMTA)对其阻尼行为进行研究。结果表明：大多数铸态以及喷射成形态过共晶A1—Si—xLa合金显示了类似的室温应变振幅-阻尼行为，即随振幅的增加，阻尼先不增大，然后明显升高出现阻尼峰，最后回落，此行为可以用G—L位错阻尼理论加以解释；铸态下添加La对A1—17Si合金的阻尼行为影响不大，过量La(6％)添加明显降低阻尼性能，而La的添加明显提高喷射成形态Al-Si合金阻尼性能；Si含量高的铸态A1—25Si合金的阻尼比铸态A1—17Sl合金的阻尼降低，所需振幅大，而喷射成形态A1—Si合金的阻尼明显比相应铸态A1—Si合金的阻尼高。     

Mg-Sn合金的阻尼机理研究

研究了不同的Sn含量（Mg-（1-10）wt%）的Mg-Sn合金在不同状态下（铸态、固溶态、固溶+时效态）的阻尼性能。结果表明随着Sn含量的增加, Mg-Sn合金阻尼性能中与应变相关的阻尼值（阻尼因子Q-1）会相应的增加。Mg-Sn合金阻尼机理为位错阻尼和相界阻尼的共同作用,相界阻尼来自于合金中层片状共晶组织（Mg2Sn与α-Mg）相界面摩擦阻尼。高应变振幅下,Mg-（1-5 wt%）Sn的Q-1因子变化规律为：T4＞F＞T6,位错机制占主导地位;Mg-（7-10 wt%）的阻尼因子Q-1变化规律为：F＞T4＞T6,相界面摩擦阻尼占主导地位。     

ZL401合金的阻尼行为研究

对铸态ZL401合金进行了低温人工时效处理，利用低频内耗测试技术研究了合金的阻尼性能及实模量与应变振幅、频率和温度的关系，并与铸态合金进行了对比。发现合金阻尼与应变振幅及应变频率相关，随温度的提高而增大，且在低温和高温时合金阻尼与频率的关系出现了相反的变化。ZL401合金振动过程中实模量的亏损随频率的降低和温度的升高而增大。认为ZL401合金的阻尼行为是界面阻尼和位错阻尼二者效应叠加的结果，室温阻尼主要归功于位错阻尼，而高温阻尼主要归功于界面阻尼。     

不同热处理状态Al-3.5Mg-0.2Sc合金的动态应变时效行为

在不同循环频率下对Al-3.5Mg-0.2Sc合金进行室温低周疲劳实验,研究固溶态和固溶+时效态Al-3.5Mg-0.2Sc合金在低周疲劳加载条件下的动态应变时效行为。结果表明:固溶态和固溶+时效态合金在室温低周疲劳过程中可发生动态应变时效,且动态应变时效行为主要受循环频率和热处理的影响;当循环频率为1.0 Hz、0.5 Hz时,在固溶态和固溶+时效态合金不同周次的循环滞后回线上拉伸和压缩加载部分均可观察到C型锯齿状波动;对比合金的循环应力最大跌落值可知,随着循环频率的降低,合金的动态应变时效行为减弱直至消失;当循环频率相同时,固溶+时效态合金的动态应变时效程度始终高于固溶态合金。     

稀土元素Y对Mg-0.6%Zr合金力学性能与阻尼行为的影响

研究了添加微量稀土元素Y对Mg-0．6％Zr合金力学性能与阻尼行为的影响。结果表明，由于Y的固溶强化及细晶强化作用，添加稀土元素Y可提高Mg-0．6％Zr合金的力学性能；同时由于Y在合金基体中的固溶及晶粒细化后晶界数量的增加，使合金的应变振幅无关阻尼略有降低，临界应变振幅显著增大，但应变振幅相关阻尼变化不大。合金的阻尼行为可采用Granato-Lticke位错阻尼理论解释。