γmn基合金孪晶型高阻尼的探索

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1、圭塑奎望查堂堡圭兰垡堡兰————————————————一T-Mn基合金孪晶型高阻尼的探索摘要近代机械对减震与降噪日益提高的要求给高阻尼合金提供了广阔的发展空间。作为孪晶型高阻尼结构材料的Mn—Cu基合金己在工业上取得了应用。本文的研究将这一领域扩展到Mn．Ni、Mn-Fe等其它yMn基合金，以探索微孪晶的形成条件及其与高阻尼特性之间的普遍规律。这对于开发yMn-Fe基合金作为更优质、价廉的高阻尼材料有巨大的潜在意义j7本文首先根据锰铜二元系亚规则溶液模型，对yMniCu合金在(丫+0I)亚稳混溶区内时效过程中相变驱动力与浓度间的关系进行了热力学计算，得出该合金发生Sp

2、inodal分解的热力学判据，确定了zMn·Cu合金在时效过程中过饱和固溶体分解的相交特征。研究了Incramute合金(43Mn-55Cu一2AI)中温时效过程中电阻、内耗、模量等物理性能的变化规律刊其次，在yMn·Cu合金研究的基础上，采用示差电阻法(DRA)、示差热分析、(DSC)、动力学分析(DMA)和透射电子显微分析(TEM)等方法，研究了，Mn-17．8at．％Ni合金的反铁磁转变与马氏体相变的温区、高阻尼特性和微孪品结构。研究表明，?Mn基合金中高阻尼孪晶的形成主要取决于反铁磁序出现的临界畸变度，是否会触发马氏体相变要看相变温区的相对高低。与此同时，研究了

3、用Fe替代Mn．Ni合金中部分Ni以后合金阻尼性能的变化情况。根据测定锰含量对Mn．Fc系合金瓜点和电阻的影响规律，我们发现，Mn．Fe合金系存在两种反铁磁状态，分别为：低锰态(I)和高锰态(II)。在低锰态(I)中，合金的凡点随锰含量的增加而明显升高；当锰含量达到某一临界值时，凡点急遽降低，合金进入高锰态(II)，h点基本保持恒定，与该两种状态相对应电阻温度系数有相反的变化。与此同时，本文根据德拜固体热容理论，对锰含量在45．9-86．4at．％范围的Mn-Fe合金反铁磁转变时热容的贡献以及磁焓、磁熵等热力学量进行了计算。结果表明，两种反铁磁状态原子间的相互作用以及在

4、磁有序化时的相变驱动力明显不同。这种反铁磁态的不同可能与铁的浸透极限(percolationlimit)有关，并有利于形成微孪晶。本文将铁锰合金系的研究工作扩展到了高锰的Mn．Fe合金范围，通过对该合金系阻尼性能的测定，发现?Mn．Fe基合金(>71．3at．％Mn)在n点以下的反铁磁态形成一个内耗峰高达10。数量级，温区宽约2000C的高阻尼区。随着含锰量的增加该高阻尼区内逐渐显示出两个分立的内耗峰。从内耗与模摘要量的变化特征可以确定，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弛豫型内耗。根据Arrhenius关系，由峰温的移动计算得到孪晶界弛

5、豫过程的激活能约为1eV。根据Makhurane应变相关交换模型，本文对yMn．Cu合金反铁磁转变引起的点阵畸变度进行了计算，并将高阻尼Mn-Cu、Mn．Ni和Mn．Fe合金反铁，磁转变引起的模量陡降实验结果与Makhurane理论模型进行了比较。结果表明，该模型较好地描述了反铁磁转变所引起的点阵畸变度和杨氏模量的变化规律。本文研究结果表明，根据，，Mn基合金反铁磁转变霸点和马氏体相变地点之间的相对位置，yMn基高阻尼合金可以有两类不同的组织结构：第一类是合金的聪点与瓜点接近，马氏体相变因反铁磁序的耦合而被触发，形成马氏体孪晶；第二类是合金的聪点低于珀点，反铁磁序后形成

6、母相孪晶。反铁磁有翩J起的点阵畸变是使YMn基合金形成微孪晶，从而实现高阻尼的物理本质。＼关键词y-Mn基合金，微孪晶，反铁磁转变，马氏体相变，高·阻尼ⅡTHEHlGHDAMPINGCAPACITYASSoCIATEDWITHMICRoTWINSlNGAMMAMn—BASEDALLoYSABSTRACTThehighdampingalloys，whichfulfilltherequirementsfordampingoutvibrationandnoiseinmodernmechanism，havegotRnextensivedevelopmentinrecentyea

7、rs．Thehighdampingcapacityassociatedwitllmicro-twinsin7Mn-Cualloyhasbeenappliedinindustry．Inthisdissertation，theresearchareawasextendedtoother似n-basedalloyssuchasMn．NiandMn-Feinordertorevealthecorrelat／onbetweenmicro—twinsandllighdampingcapacity．Itwillbefavorforthefurtherd