喷射共沉积6013alsicpgr复合材料阻尼机制的研究

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1、郑州大学硕士学位论文摘要摘要本文采用喷射共沉积方法制备了6013A1/SiCp/Gr金属基复合材料(MMC).通过改变淬火介质，较为系统地研究了五种热处理制度(炉冷、空冷、水冷、干冰冷及液氮冷)以及不同时效温度(1200C,150`C,1700C,1900C及2100C)对6013A1/SiCp/GrMMC阻尼性能影响。另外，对出现在各热处理态试样中的内耗峰进行了比较和分析。首先，对各热处理态试样进行了金相(OM)分析，并对原始样进行了X射线衍射(XRD)分析，接着测试了水淬试样在不同时效时间的显微硬度，还制备了原始样的电镜试样，并用透射电镜(TE

2、M)进行了观察和分析。结果表明，此复合材料中Sic颗粒分布比较均匀，X射线衍射谱上有Sic峰，但没有Gr峰，这与Gr的含量有关(体积分数为1%)，显微硬度的测试结果表明，水淬试样170℃时效4小时达到峰值。TEM的结果表明，此试样中，Sic与基体结合良好，并发现尺寸较大的第二相(尺寸在lum-3um之间)，由于尺寸较大，且在原始样中发现，可能是在材料制备过程中形成的。然后，在多功能内耗仪和DMA上对各热处理态试样的阻尼性能进行了全面测试，获得了内耗频率谱、温度谱和振幅效应谱。结果表明，五种热处理状态试样，低于1000C，阻尼性能几乎不受热处理制度的

3、影响。在1000C^-270℃范围内，不同热处理态材料阻尼能力的大小以次为:其炉冷>空冷>-70℃淬火、-1950C淬火>水淬。超过270`C，由于阻尼性能测试出现第二个内耗峰，不同热处理态试样阻尼性能的大小没有明显的规律性。当温度大于3100C，-1950C淬火与水淬试样表现出较高的阻尼性能。水淬试样在190℃的时效温度下有最高的阻尼性能，通过与炉冷试样的阻尼性能(五种热处理制度炉冷试样的阻尼性能较高)对比发现，在温度低于120'C,高于290℃范围，水淬试样在190℃时效温度下的阻尼性能均高于炉冷试样的阻尼性能，在1201C-290℃之间，它的

4、阻尼性能低于炉冷试样的阻尼性能，而此温度区间正好是位错内耗峰出现的温度范围。在温度低于120'C,水淬试样的内耗值几乎不变，保持在0.004(tan值)以上，而炉冷试样仅在75℃以下保持在0.0015左右，前者的内耗值为后者的两倍以上。这一结果很有意义，因为此复合材料作为结构件使用时，常采用固溶处理工艺提高其力学性能，但炉冷试样却有着较好的阻尼性能(主要在位错阻尼机制发挥作用的温度范围，低温段阻尼性能相近，这是材料使用上面临的一个矛盾，热处理工艺对低温段阻尼没有影响)，不同时效温度的研究为这一问题提供了一个思路，进一步研究这一机制，有望获得高的常温

5、阻尼，对材料的使用有很大的意义。从0.1Hz-1OHz此材料内耗值随频率的升高而下降，随后内耗随频率的升高而上升，但30Hz的阻尼性能仍低于O.1Hz的阻尼性能。另外，此材料的内耗有—I—郑州大学硕士学位论文摘要应变相关性，内耗随应变振幅线性增加。各种热处理状态试样，在1500C^260℃范围内均出现温度内耗峰几，峰。分析表明，此峰为位错峰，因为该峰从峰的位置，频率驰豫特性，以及阻尼性能测量的应变振幅相关性，都与G-L理论符合的很好.炉冷、空冷、干冰冷和液氮冷四种热处理制度根据几，峰峰温数据计算的激活能的结果约为1.5eV，接近于铝的自扩散激活能1

6、.45eV。而水淬试样在不同的时效温度下激活能计算的结果有很大的不同，激活能最低为1.27eV，最高为2.41eVo除炉冷试样外，其余各热处理态试样均在300℃左右，有一内耗峰几z峰，此内耗峰无驰豫特性。频率变化，内耗峰的位置不变，对同一热处理态试样内耗峰位置不变.TF2峰峰的位置温度大小依次为:空冷试样<水淬试样<干冰冷试样<液氮冷试样。对于水淬试样在不同的时效温度下，Tc2峰峰的位置温度大小依次为:210℃时效<170℃时效<120℃时效<150℃时效<190℃时效，有几z峰的这些特点可知，Tae峰不是晶界内耗峰，晶界内耗峰有弛豫特性，属于相变

7、峰，炉冷试样没有此内耗峰，说明此峰与溶质原子在晶粒内的分布有关，且冷速提高，此峰的位置向高温移动，由于此峰的峰位在300℃左右，时效并不能消除此峰，由于相变往往与力学性能的突变相联系，所以，有必要做力学性能的试验，搞清楚其对力学性能的影响，同时，在6061AUSiCp复合材料的阻尼试验中没有发现此峰，说明此峰可能与合金元素的含量有关。总之，目前的试验结果不足以弄清楚此峰的具体机理，需做进一步研究。总的来说，低温下，此材料中占优势的阻尼机制为位错阻尼、界面阻尼以及材料的固有阻尼，在较高的温度，位错、界面滑动及晶界阻尼共同起作用。关键词:喷射共沉积，6

8、013AI/SiCp/Gr，复合材料，热处理，内耗郑州大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTInthispape