论文摘要
随着航空航天业、交通业的高速化、轻量化，高速部件对材料提出了更多的要求：不但要求材料有优异的力学性能，而且有较好减振降噪的阻尼性能。振动和噪音不仅严重影响着人们的生活质量，也大大的缩短了零件的使用寿命，另外能源匮乏与工业快速发展的矛盾也日益突出。因此，人们急需解决世界性的振动、噪音危害以及能源匮乏等问题。我们知道，从材料角度防止振动、噪音，降低能源消耗是最有效的措施之一，所以能减振降噪和降低能源消耗的高阻尼、低密度、高比强度的镁合金就受到了重点关注。然而，铸造镁合金力学性能满足不了工业发展的需求，而通过塑性变形在显著提高镁合金力学性能的同时，也会影响材料阻尼性能的发挥。具有密排六方特殊结构的镁合金，在塑性变形过程中，极易产生孪晶和织构等组织，这些组织对镁合金材料阻尼性能的影响规律并不十分明确。因此，孪晶和织构对镁合金阻尼性能的影响规律，成为目前研究高强高阻尼的功能一体化材料亟待解决的问题。值得注意的是，近年来有关研究显示，含大量孪晶的Mg-3Cu-1Mn合金阻尼机制不完全符合G-L理论，其中是否蕴含着新的阻尼机制，是否是孪晶在起作用，引起了很多学者的关注。针对以上问题，首先，本文通过设计单道次小变形量室温轧制，控制Mg-3Cu-1Mn合金中产生一定数量和分布的拉伸孪晶，再结合热处理手段“净化”位错以减小位错的影响，分析拉伸孪晶对Mg-3Cu-1Mn合金温度阻尼谱和室温阻尼性能的影响。结果表明，随着Mg-3Cu-1Mn合金中拉伸孪晶的出现，其温度阻尼谱中出现第三个温度阻尼峰，且第三个温度阻尼峰不稳定，随着孪晶的消失而消失。另外，随着拉伸孪晶的消失，室温轧制态的Mg-3Cu-1Mn合金应变阻尼性能大幅度恢复，高应变下接近均匀化退火态的Mg-3Cu-1Mn应变阻尼性能。这说明拉伸孪晶对Mg-3Cu-1Mn合金应变阻尼性能有不利的影响。其次，通过多道次小变形量热轧工艺热轧Mg-3Cu-1Mn合金和采用不同挤压比的挤压工艺挤压Mg-3Cu-1Mn合金，并通过热处理手段“净化”位错和孪晶，得到含典型基面板织构型和基面纤维织构的Mg-3Cu-1Mn合金试样，从而分析变形织构对Mg-3Cu-1Mn合金阻尼性能的影响。实验现象如下：a.随着基面板织构的增强，Mg-3Cu-1Mn合金的应变阻尼效应降低；b.随着与挤压轴向夹角增大，阻尼应变效应越好的。分析表明：密排六方晶粒取向（C轴）与阻尼试样长度方向夹角越小，应变阻尼效应越好。最后，为了完全排除塑性变形过程中位错密度、孪晶、晶界对实验分析的影响，通过定向凝固技术铸造出含粗大柱状晶的纯镁铸锭和具有择优取向晶粒Mg-3Cu-1Mn合金铸锭。采用单晶测试和织构分析柱状单晶和择优晶粒的C轴取向，以分析含不同取向的组织与阻尼性能之间的关系。结果表明：随着晶粒C轴与阻尼试样长度方向夹角的增大，Mg-3Cu-1Mn合金和纯镁的阻尼应变效应逐步减小，与前文的结果相一致；定向凝固镁合金中晶粒择优生长，随着合金元素的加入，择优方向发生一定的偏转；定向凝固铸造的纯镁阻尼性能显著的优于普通铸造纯镁，定向凝固铸造的Mg-3Cu-1Mn合金也具有非常优异的高应变阻尼性能，其高应变下阻尼性能不仅超过普通铸造Mg-3Cu-1Mn合金十几倍，甚至超过了普通铸造纯镁。