论文部分内容阅读
本文针对镁合金所具有的轻质、高阻尼等优良特性,对镁基多孔材料粉末冶金制备工艺及所得材料的宏微观结构、阻尼行为及力学性能进行了研究。主要结果如下:
⑴以工业纯镁和AZ91D镁合金粉末为基体材料,以尿素颗粒为造孔剂,通过对压实、烧结和脱溶等主要过程的摸索,制备出了孔隙率和孔径分别在40%~85%及0.75~1.75mm范围内可调的多孔镁。结构观察表明,所制备材料为开孔结构,孔分布均匀。
⑵对比研究了多孔及致密AZ91D镁合金的内耗行为。发现多孔材料的内耗有明显的提高,随孔隙率增加或孔径减小,提高幅度增大。内耗增大的原因与高比例孔引起的模量下降和基体中位错的增加有关。
⑶准静态压缩实验表明,多孔镁与其它多孔金属的响应特征基本相同,在压缩应力-应变曲线上存在弹性区、平台区和致密化区。但与一般多孔金属如泡沫铝相比,多孔镁平台区较长,而且曲线波动较大,显示出脆性泡沫材料的特征。随相对密度增加(即孔隙率下降),应力-应变曲线升高,其中屈服强度近似呈线性增加。孔径对多孔镁应力-应变曲线的影响不明显,与Gibson-Ashby量纲分析模型的预期一致。根据压缩应力-应变曲线对多孔镁吸能特征进行的分析表明,多孔镁吸能本领和吸能效率随相对密度增加而提高。实验发现的另一个现象是,在相同孔结构的情况下,多孔AZ91D镁合金的应力-应变曲线高于多孔纯镁。
⑷为进一步提高多孔AZ91D镁合金的阻尼性能,对基体阻尼增强方法进行了研究。通过粉末冶金工艺在AZ91D镁合金基体中引入了铜微粒制备出了复合基体的多孔AZ91D,内耗测试表明,铜复合相的引入,使多孔镁合金的阻尼性能显著提高,室温下比单一基体提高一倍以上。阻尼提高与基体和铜微粒因热膨胀系数差引起界面附近形成微塑性形变区从而使位错的产生增殖有关。
⑸对多孔镁和多孔铝的阻尼和压缩行为进行了比较。结果发现,多孔镁具有较高的阻尼能力、较宽和较低的压缩平台区,表明多孔镁在吸能、阻尼等方面要优于多孔铝。