铝基复合材料阻尼性能的研究

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1、ZA-27铝基复合材料的阻尼及蠕变性能的研究摘要颗粒颗粒增强铝基复合材料与尺寸为1,2,3,4%的钢筋通过混合的方法制成混凝土。样木以经过机械加工后大小为70x10x2毫米的试样样的铸锭。利用机械动态热分析仪测试了在300-500•C金属基的阻尼性能、弹性模量和增强基颗粒的机械性能。金屈材料的阻尼性能随着温度的升高，位错密度减小，位错阻尼对材料的整体阻尼贡献下降。在较低温度下的基体相同颗粒相Z间更容易发生界面之间的滑移，造成摩擦内耗提高阻尼性能，所以高温情况下复合材料的阻尼机制主要是由界面阻尼机制所提供。关键词：结构材料，复合材料，铸造，阻尼性能1-引言金属基

2、复合材料为设计人员提供了许多便利的条件。因为金屈基复合材料具有高的比强度、比刚度、耐高温、耐磨损、耐疲劳、热膨胀系数小、化学稳定性和尺寸稳定性好等优点。目前，材料设计人员对陶瓷颗粒增强金属基复合材料产牛浓厚的兴趣。与传统的低强度合金相比，金属基复合材料在实际应用中表现出提高弹性模量，强度，刚度低的热膨胀系数与摩擦学性能等优点。铝基复合材料在几十年前铜原件供应短缺的时期已经达到成熟阶段。在欧洲和北美洲铝锌合金已经被应用到轴承长达数十年Z久，而许多其他零配件依旧是青铜制造。从高性能、高铝锌铸造，是目前常用的三种基本合金之一，并作为先进复合材料将逐步取代部分传统的金

3、属材料而广泛用于低速高负荷的轴承、轴承套的应用。陶瓷增强铝基复合材料具有较大的比强度模量、耐磨强度、抗腐蚀性、降低摩擦系数。材料的阻尼性能常被定义为材料在振动屮由于内部原因引起机械振动能消的现象，这种损耗来源于材料内部的结构特点和结构缺陷，材料的阻尼性可灵敏地反映材料内部的特点。由于金属基复合材料技术的出现，它与非金属的结合金属和合金的阻尼行为得以修正。陶瓷增强金属/中金属基体的延展性和韧性与陶瓷颗粒高强度，高模量相结合，往往保留同一级别的阻尼性能［13,14］。金属材料的动态模数或硬度能承受的动载荷对于原子间潜在性能、蠕变性能和热膨胀性能的研究至关重要。对金

4、屈棊复合材料动态性能的测量往往为标准静态测试技术提供一种更为灵活和精确测量的方法。1.1一般理论一个应力周期的应力和应变之间的关系作为标准给了以下公式：(T=0)exp(ZH7)(1)6=60exp［z(vvr-劲］(2)其中应力和应变w=f为振动频率，t为时间/为损耗角，损耗角是由于应力应变滞后造成的。理想的弹性材料的弹性模数为也=°和=不过，人部分材料都是滞弹性的为姑0和应力应变比的综合可以表不为下列关系：£*(vv)=£'1(vv)+z£lI(w)(3)其中上"是复模量的实部，被称为储能模量或动态模量；£门是复模量的一部分，是虚部，被称为损耗模量。因子t

5、an<6=£H/£*代表阻尼容量；"=277也“山是明确的阻尼容量。目前工作报告研究的是铝颗粒增强ZA-27复合材料的加工过程的铸造技术。基于上述观点，进行了关于铝颗粒增强ZA-27金属基复合材料的在多种温度下阻尼性能的评估，而对没有被增强的铝基复合材料也进行了同一组实验，是增强材料的阻尼性能进一步得到验证。目前的工作，利用动态分析仪(型号983,杜邦，杜邦内穆尔公司，威尔明顿，DE,美国)测量储能模量和动态模量。2・实验过程2.1实验材料本实验所用基体合金为ZA-27。按照基体合金的化学成分。美国ASTMB669-82锭规格（见表1）铝基基体的密度为1.66

6、的含水的硫酸盐,平均颗粒度约50-90毫米。它的化学成分是A12O3SO3-9HQ。表1.ZA-27合金化学成分（美国ASTMB669-82）Al(%)Cu(%)Mg(%)Zn25-281-20.01-0.02balance铝氧石的质量百分比变化范围为1至4%。用于制备复合材料标本的铸造技术，这是类似于夏尔马等人所使用的方法。在这个过程中，基体合金（杂-27）是第一个高于其熔化温度和搅拌发起均质温度的热处理。在半固态金属中加入增强体,搅拌一定时间后升温至基体合金液相线温度以上，并搅拌一定时间后冷却。在这温度（440°C）预热矶颗在这温度被预热的矶粒子进入溶浆Z

7、内后被引入熔融浆。活泼的直到粒子和基体界面点阵式之间的充分融合。熔体过热高于其液相线温度为500°C,基体合金浇铸到模具中的预制块上时，需施加一定压力并保压一段时间以便合金液充分浸渗到预制块中。该标本加工并抛光到大小70X10X2毫米。标本样品表面钻石进行抛光1毫米四个复合样品在相同条件下进行测试,以验证重复性的数据。2.2动态力学分析仪测试DMA包括样本臂，夹具，可线性的易变微分变压器，电的磁性驱动器，和计算机控温接口。式样通过受到弯曲产生正弦应变振幅，同时由此测定弯曲应力。样本在一个封闭的空间夹持在两个终端之间加热和冷却，该电磁驱动程序适用于弯曲应变的标本

8、样品上的应力LVDT的测量结果。在本研