高阻尼6061Al/SiCp/Gr复合材料中的内耗峰及其阻尼机制

采用喷射共沉积方法制备了 60 61Al SiCp Gr混杂金属基复合材料 (MMC) ,研究了其阻尼性能。结果表明 :该材料在 15 0℃附近有一温度内耗峰 ,且随频率增加该峰峰位向高温移动 ,峰高降低。通过Arrhenius方程测得内耗峰的激活能为 1 17eV。分析认为 ,该峰具有弛豫特性 ,它是在热与应力的双重作用下 ,有位错拖曳点缺陷运动所致 ,符合位错诱生阻尼机制     

高阻尼铝合金层压板的内耗峰及其阻尼机制

研制了一种新型铝合金层压复合板 ,它具有高阻尼、耐腐蚀和可焊接特性。这种材料是由两层纯Al、两层ZnAl合金和一层AlMg合金经热轧制成的复合材料。该材料在 5 0℃附近有一内耗峰 ,当材料在常温下停放 1年后 ,该峰消失 ,材料的常温阻尼能力随之降低。计算了该峰的激活能 ,并通过SEM、TEM、X ray和DSC等手段 ,对该峰的起因和阻尼机制进行了分析。认为 ,该峰是由层压板中ZnAl合金层引起的 ,是在热激活条件下由位错拖曳点缺陷运动所致。层压板在常温长时停放过程中 ,由于晶体回复 ,位错密度降低 ,导致该峰逐渐减弱直至消失。此峰符合位错诱生阻尼机制。     

RE对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金阻尼性能的影响

研究了 RE对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金阻尼性能的影响.研究表明,加入RE后降低了合金低温下的阻尼性能,但明显提高了其在高温下(≥120℃)的阻尼性能.高温下,加入1.0%RE的合金表现出了最高的阻尼性能.由于高温下合金中相界面的软化及粘性滑动,四种合金在高温下均存在一个温度内耗峰,只是出现的温度不同.RE的加入推迟了温度内耗峰出现的温度.分析认为,加入RE后合金的阻尼机制主要是位错机制和界面机制.可动位错密度越高,晶粒越细,晶界和相界越多,阻尼性能越好.     

固溶处理冷却方式对6061 Al/SiCp复合材料中内耗峰影响的研究

采用喷射共沉积方法制备了6061Al/SiCp金属基复合材料(MMC),研究了固溶处理后不同冷却制度对其阻尼性能和内耗峰的影响.结果表明:各种热处理状态试样在130～200℃范围内均出现温度内耗峰,且随测试频率增加,固溶后冷却速度加大,该峰峰巅位置向高温移动,通过Arrhenius方程测得内耗峰的激活能均高于1eV.分析认为,该内耗峰具有弛豫特性,是在热与应力的双重作用下,通过热激活,由位错拖曳点缺陷运动耗能所致.     

宏观孔对金属材料阻尼行为的影响及其阻尼机制研究

采用空气加压渗流技术制备了含宏观孔开孔泡沫金属材料,运用内耗技术研究了宏观孔对金属材料阻尼行为的影响及其阻尼机制,宏观孔的引入大大提高了材料的阻尼性能。泡沫金属材料的基体为工业纯铝和锌铝共析合金,宏观孔的平均直径约0.5mm和1.4mm,宏观孔孔隙率为69%和65%。在多功能内耗仪上采用连续变温受迫振动方式测量了泡沫金属材料的内耗和相对动力学模量。实验表明泡沫金属材料的阻尼能力随着宏观孔的减小、宏观孔孔隙率的增加而增加,依据实验结果提出了泡沫金属可能的阻尼机制:晶界阻尼、位错阻尼、孔周围的应力集中和模式转换、孔洞/金属基体界面处由于动力学模量相差很大而使机械能转化为热能和孔洞发生不均匀膨胀或畸变使外加应变能耗散为热能。     

Mn-Fe基合金的反铁磁与高阻尼

采用动力学分析（DMA）和透射电子显微分析（TEM）等实验方法,研究了含锰45．9％－86．4％（原子分数）范围Mn-Fe-(Cu)合金的反铁磁转变,马氏体相变及高阻尼特性。当锰含量超过71％（原子分数）时合金在变温过程中发生顺磁－反铁磁转变引起模量的剧烈变化。在尼尔点（TN)以下的反铁磁状态－200℃温区内出现一个10^-1数量级内耗的高阻尼区。随着含锰量的增加该区内逐渐显示出两个分立的内耗峰。确定了其中高温端的内耗峰为马氏体相变的贡献而低温端的内耗峰则纯属孪晶界的驰豫型内耗。文中测定了驰豫过程的激活能,讨论了合金呈现高阻尼与两种相变的关系。     

EPDM/ENR宽温域阻尼材料的制备及阻尼机理

采用饱和非极性三元乙丙橡胶(EPDM)和不饱和强极性环氧化天然橡胶ENR-50制备出EPDM/ENR-50二元共混阻尼材料。利用扫描电镜/X射线能谱分析、原子力显微镜分析表明,该共混体系拓宽阻尼温域的机理在于两相中硫化剂的迁移,即共混硫化交联过程中,饱和非极性的EPDM相中的硫化剂向极性不饱和的ENR-50相迁移,导致二元共混物中ENR-50交联密度比其单独硫化时高,阻尼内耗峰向高温方向外扩,而EPDM相的交联密度比单独硫化时低,阻尼内耗峰向低温方向外扩,最终得到了温度范围从-72.3℃到52.9℃(tanδ0.13)的宽温域阻尼材料。为了改进二元共混橡胶的阻尼性能和力学性能,进一步制备了EPDM/ENR-50/氯丁橡胶(CR)三元共混阻尼材料,所得三元共混胶的有效阻尼(tanδ0.3)温域范围超过120℃,同时材料具有良好的力学性能。     

含宏观孔开孔泡沫铝的阻尼机制研究

采用空气加压渗流技术制备了含宏观孔的开孔泡沫铝材料,通过多功能内耗仪采用内耗技术测试了泡沫铝在不同温度、不同频率和不同振幅下的内耗谱特征,研究表明与致密工业纯铝的阻尼能力相比,泡沫铝的阻尼能力得到很大的提高,泡沫铝的内耗随着测量频率的增加而增大,同时,内耗也随着应变振幅的增加而增大。经透射电子显微镜观察发现在晶界附近存在大量的位错亚结构。根据内耗测量和微观观察提出了泡沫铝中可能的阻尼机制:孔周围的应力集中和模式转换,孔洞/金属基体界面处由于动力学模量相差很大而使机械能转化为热能,孔洞发生不均匀的膨胀或畸变使外加应变能耗散为热能。     

网络和线型聚合物的高频阻尼特性及机制

本文以网络共聚物(蓖麻油/TDI+HEMA)为阻尼材料,对自由阻尼板作了噪声频谱分析,观察到在约千周以上频区,声压级较裸钢板有明显降低,对覆盖阻尼材料的钢条样品的内耗变频测量表明,内耗随频率而增加,说明自由阻尼板声压级的降低是由自身内耗随频率增大所引起。比较了线型聚合物聚碳酸脂后,提出将这一随频率增大内耗分为两部分:一部分为分子链弛豫过程的贡献,另一部分的内耗机制与分子链交联有关,可以用两端钉扎弦的阻尼共振型内耗定性解释。     

金属内耗及其测量在阻尼材料研究中的应用

我所高阻尼(即高内耗)合金的研究成功,推动了我所内耗测试技术的发展。我们相继建立了峰宽法和大应力扭摆法等金属内耗测试方法。内耗、内阻尼等名词,实际上是对同一物理过程的不同表征,因此,金属内耗理论及内耗测量,在阻尼材料研究中的作用是极其重要的。本文简要介绍了金属内耗的几种表述及相应的物理量,着重介绍两种内耗测试方法的测量原理、设备装置、测试过程中应注意的问题及应用实例。文中还对金属内耗机理进行了探讨,阐述了一些重要的内耗类型与金属结构的关系。     

Fe-Cr、Fe-Cr-Al铁磁性合金的阻尼特性研究

本文研究了热处理工艺、合金成份、磁场、温度及不同应力振幅等对Fe-Cr、Fe-Cr-Al铁磁性合金阻尼(内耗)特性的影响。内耗和阻尼特性是用弯曲共振法(共振频率1500～1700Hz)和大应力扭摆仪(倒摆,振动频率20Hz左右)测得的。研究结果表明: 1. Fe-Cr、Fe-Cr-Al合金在磁场40～50Oe区间出现内耗峰。内耗峰的位置及峰值同合金成分及退火温度有关。磁场超过40～50Oe,合金的内耗明显下降,直至最低值,此时合金已磁化饱和,即其磁机械滞后效应完全消失。 2. 温升从20～350℃时,合金由于磁机械滞后效应引起的内耗略有下降趋势,高于350℃时,合金的内耗开始明显下降,并急剧降到最低值。 3. 阻尼比(内耗)随应力振幅(τ_(max))增加而明显增高,并达到最大值;应力振幅继续增加,合金阻尼比开始下降或在一定应力范围内维持不变,随后又缓慢降低。合金的成份和热处理工艺对内耗-应力(Q~(-1)～τ_(max))曲线特性影响尤为明显。 4. Fe-Cr-Al合金内耗-应力曲线出现的峰值随外磁场增加而下降,当合金磁化饱和时,内耗-应力曲线的内耗峰完全消失,即合金由于磁机械滞后效应所引起内耗已不存在,此时合金的阻尼性能最低。     

SiCp／LY12铝基复合材料的阻尼行为

研究了ＳｉＣｐ／ＬＹ１２铝基复合材料及基基体铝合金的阻尼行为，发现随温度升高，铭基复合材料的阻尼性能显著增加，优于铝合金，并且增强物含量越多，合复合材料的阻尼性能越好。研究认为位错阻尼和界面阻尼是提高复合材料阻尼性能的原因。     

Al2O3／Al复合材料阻尼行为的研究

研究了Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ复合材料的室温和高温阻尼行为，发现增强物含量增加，此复合材料的阻尼性能显著增加，优于铝合金，较多的位错阻尼和界面阻尼是提高复合材料阻尼性能的原因。     

铸态BeAl合金的低频阻尼特性研究

利用动态热机械分析仪研究了铸态BeAl合金的低频阻尼性能.研究结果表明,在小位移振幅下(A＜10μm)铸态BeAl合金的内耗值在30～200 ℃范围内基本不变,且与频率无关,温度高于200 ℃时,随温度的升高而急剧增大,并随频率增大而降低,分析认为,界面滑移、热错配应变和位错脱钉是铍铝合金阻尼值急剧变化的原因.得到了BeAl合金阻尼的线性拟合公式,利用该公式可以估算此合金的阻尼大小及行为,并揭示BeAl合金的阻尼机理.     

不同边界条件和应变振幅对各向异性层合阻尼结构内耗的影响

制备了由纤维增强树脂复合材料层与黏弹阻尼材料层交替层合的7层各向异性层合阻尼结构, 借助动态热机械分析仪(DMA Q800)首次考察了不同的结构应变振幅和不同的边界条件对该结构内耗温度频率特性的影响, 为新型减振降噪阻尼结构的理论分析与应用提供相应的实验研究依据。结果表明: 在不同的边界条件和常温(25℃)下, 各向异性层合阻尼结构的内耗都随着结构应变振幅的增加而减少, 且结构内耗峰所对应的温度随应变振幅的增加而向低温方向移动; 当结构应变振幅相同时, 单悬臂梁模式下的结构内耗最高, 双悬臂梁模式下次之, 三点弯曲模式下最低。      

热挤压铸态ZA27合金阻尼性能研究

对铸态ZA27合金在250℃进行了挤压比为7的热挤压,利用多功能内耗仪测试合金的阻尼。结果表明,挤压ZA27合金的阻尼随着温度升高而升高,随频率增大而减小,与应变振幅无关。挤压可提高合金阻尼,温度越高,提高幅度越明显。如25℃时挤压可使合金阻尼提高17%,而145℃时则提高了44%。热挤压使ZA27合金晶粒细化,位错增多,从而提高了合金阻尼。     

泡沫金属——高分子聚合物的复合体机械阻尼性能研究

本文研究了泡沫金属和同分子聚合物形成的复合体机械阻尼性能，结果表明它是一种内耗值Ｑ＾－１极高的阻尼材料，其阻尼特征表现为与应变振幅密切相关而与频率无显著关系的非线性内耗。同时研究了泡沫金属孔隙结构对复合体内耗值的影响关系，并对实验结果进行了讨论。     

热处理对喷射共沉积SiCP/6061Al复合材料内耗峰的影响

采用喷射共沉积方法制备了SiC_P/6061Al复合材料,研究了五种热处理工艺对其阻尼性能和内耗峰的影响。结果表明:各种热处理状态试样,在150~200℃范围内均出现温度内耗峰,且随频率增加该峰峰位向高温移动,峰高增加。通过Arrhenius方程测得内耗峰的激活能均高于1eV;另外,不同的淬火处理对该内耗峰有明显影响,当淬火冷却速度高于水淬时,随冷却速度的加大,内耗峰峰位向高温移动。     

CPE／ZKF／EBP有机杂化材料的阻尼性能

研究了CPE/ZKF/EBP有机杂化材料的阻尼性能。DMA结果表明,部分EBP通过分子间氢键作用以侧基形式嫁接在氯化聚乙烯(CPE)分子链上,并且(2-羟基-3-环己基-5甲基)-苯环(ZKF)和2,2-甲撑双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)(EBP)对三元杂化材料的阻尼性能存在协同作用。当少量EBP加入CPE/ZKF体系时,不仅可以进一步改善CPE/ZKF/EBP三元杂化材料的损耗峰高度,而且损耗峰的位置也可以进行调节。进一步研究表明,三元杂化材料的阻尼性能主要依赖于ZKF/CPE的质量比,而EBP对三元杂化材料的阻尼峰位置的调控起到了重要的作用。     

高阻尼TNCH合金的相变与阻尼性能研究

研究了新型阻尼合金的马氏体相变、内耗以及它们之间的关系。结果表明,在室温低频范围内合金主要经历了3个阶段:低温马氏体状态,两相共存状态与母相状态。低温马氏体时,TNCH合金的高阻尼主要由B19′马氏体变体、孪晶界面产生。相变过程中的阻尼特性与相变时新相/旧相的相界面数量有关。合金处于母相时其阻尼主要来源于合金的晶体缺陷。