镁和镁合金的阻尼机理主要是位错阻尼,同时还符合界面及晶界阻尼机制,合金化可以有效地影响到位错的运动和晶界数量,所以合金化得到镁合金成为阻尼镁合金研究的主要方式,同时合金化可以有效强化镁合金。86749
1 Mg-Al镁合金
Mg-Al系合金是目前应用最为广泛的镁合金之一,AZ91D便是该系合金的代表,其具有良好的力学性能和减振性能,并且其力学性能和减震性能随材料内部晶界和β-Mg17Al12相数量的增多而提高[18]。近年来对AZ系列合金进一步改进以推动镁合金发展。
Cu在Mg中有很高的固溶度,Narasimalu Srikanth等[17]人研究用铜来增强镁合金AZ91的阻尼性能,并得出以下结论,在AZ91中添加Cu可以使合金的阻尼性能增加,添加 15。5%的Cu可以使合金的阻尼性能增加78%,同时,随着Cu的加入,合金的力学性能也得到改善。因为Cu的加入使合金的位错密度增加,晶粒细化,合金得以强化。合金中各种阻尼机制共同作用,从而提高了能量的耗散,阻尼性能增加。AZ91D合金中加人一定量的Ce后,合金的室温抗拉强度和阻尼性能提高,但其屈服强度和伸长率变化不大。这是因为合金中形成的Al4Ce相集中在晶粒生长界面,从而阻碍枝晶的自由生长,以达到细化晶粒的作用,此时网状不连续分布的β相也开始呈小块状弥散分布在晶界上[19]。当合金中Ce含量为0。7%时,晶粒细化效果好,阻尼性能最优,力学性能也较好。论文网
2 Mg-Li镁合金
Mg-Li系镁合金与其他系镁合金相比,延伸率明显提高。并且延伸率随着合金中Li含量的增加而增加,但与此同时合金的抗拉强度降低。该系镁合金具有良好的阻尼性能,但受Li含量、温度和频率的影响较大[20,21]。有研究显示: 合金阻尼性能随温度升高而相应提高;频率对Mg-Li系合金阻尼的影响因温度不同而有所差异,在较低的温度时,合高频阻尼大于低频阻尼,但当温度升高到一定值后,低频阻尼开始明显增大,并最终超越高频阻尼。
3 Mg-Zr镁合金
Mg-Zr系镁合金具有良好的阻尼性能和力学性能,合金中Zr元素主要起细化晶粒的作用,从而提高材料力学性能。同时还可以增强材料耐蚀性。Zr含量对合金的阻尼性能影响很大[22]:当Zr含量低于0。1%时,合金的阻尼性能随着Zr含量的增加而减小;而当Zr含量在0。1%-0。45%时,阻尼性能随Zr含量的增加而增加。该系合金阻尼性能也受振幅很大的影响,随着振幅的增加,阻尼也不断增加。该系合金的阻尼性能还受温度影响,低温时,因Zr在镁基体中的偏析量减少,合金的阻尼性能随着温度升高而降低;当温度升高到一定范围时,晶界相对滑动的摩擦系数降低,使合金阻尼性能提高。
4 Mg-RE镁合金
RE类元素在Mg中固溶度较好[23]。在镁合金中添加稀土元素与Mg形成化合物,可以显著提高合金的室温和高温力学性能。稀土元素对镁合金显著的强化作用使得Mg-RE系镁合金成为研究高强度镁合金的一个重要途径。对Mg-RE镁合金的研发现,稀土元素对镁合金的抗蠕变性能有很好的提高作用。RE可以使AZ系镁合金中的Mg17Al12(β)沉淀相的数量减少,并且细化。合金中还形成棒状Al11RE3相,Al11RE3相对合金的室温抗拉极限强度影响不大,但可以显著提高合金150℃时的极限抗拉强度和延伸率。此外,合金屈服强度也随着RE的加人而提高。RE对阻尼性能的影响表现为合金的室温阻尼性能下降,高温阻尼性能提高。以ZA84镁合金为例,在ZA84镁合金中加人1。0%RE时,合金的阻尼性能最强[23]。研究还发现,在其他镁合金中,RE可以促进A1,Zn原子在基体中的扩散,增加钉扎点数量钉扎位错,从而降低合金的位错阻尼,同时RE又使晶粒细化,增加晶界数量,使界面阻尼增加[24]。此时材料的阻尼性能是位错阻尼与界面阻尼迭加后的结果。在高温时,ZA84合金中的强化相会出现软化现象,因此合金中存在着一个有关于温度的内耗峰,RE的加入可以提高该内耗峰的出现温度。