Mg-Ni-Y長周期堆垛有序相的調(diào)控及其對鎂合金力學(xué)和阻尼行為影響研究.pdf

1、鎂合金具有諸多優(yōu)點，如密度低、阻尼系數(shù)大、高比剛度、高比模量以及良好的電磁屏蔽性等。鎂合金在汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用，對于提高汽車輕量化水平、降低能源消耗、減少排放污染、建立友好環(huán)境有著非常重要的意義。純鎂的阻尼性能好，但強度低。通過合金化、塑性變形、熱處理等強化方法可提高鎂合金的強度，但對阻尼性能有不同程度的影響。研究發(fā)現(xiàn)Mg-Zn-Y LPSO相的引入能同時提高鎂合金的阻尼和力學(xué)性能，對Mg-Zn-Y LPSO相合金的顯微組織、相組成、力學(xué)

2、性能和阻尼性能已進行了大量而廣泛的關(guān)注和研究，但作為一種具有應(yīng)用前景的輕質(zhì)功能結(jié)構(gòu)材料，LPSO相結(jié)構(gòu)的形成以及力學(xué)和阻尼性能應(yīng)在不同鎂基合金系統(tǒng)中進行研究。
　　根據(jù)LPSO相的形成元素準則，Zn和Ni與Mg、Y之間的混合熵幾乎一致，在熱力學(xué)上二者具有相近的性能，在相圖中它們固溶度也相似，均屬于強LPSO相形成能力的合金體系。目前已在Mg-Ni-Y合金中也發(fā)現(xiàn)了 LPSO相結(jié)構(gòu)，對Mg-Ni-Y LPSO相的研究主要集中在儲氫反

3、應(yīng)動力學(xué)中和對合金力學(xué)性能的影響方面，對Mg-Ni-Y LPSO相本身的力學(xué)和阻尼性能及其對鎂合金力學(xué)和阻尼性能的研究未見報道。本研究即以Mg-Ni-Y LPSO相為實驗對象，制備了一系列含Mg-Ni-Y LPSO相的鎂合金，研究了Mg-Ni-Y LPSO相的形成與合金組織、力學(xué)性能和阻尼性能之間的關(guān)系，揭示了Mg-Ni-Y LPSO相組織與性能的演變規(guī)律，為高強高阻尼鎂合金的進一步研發(fā)和應(yīng)用提供了理論依據(jù)和實驗基礎(chǔ)。
　　首先根

4、據(jù)Ni/Y比設(shè)計完全單一LPSO相合金，研究Mg-Ni-Y LPSO相本身的組織與力學(xué)和阻尼性能的關(guān)系。再調(diào)控制備α-Mg和LPSO相兩相共存的Mg-Ni-Y合金，研究不同LPSO相含量對鎂合金的阻尼與力學(xué)性能的影響。實驗結(jié)果表明，完全LPSO相的鑄態(tài)拉伸屈服強度112MPa，伸長率3.8％，在應(yīng)變?yōu)?×10-3時，其阻尼性能達到0.08，具備高阻尼特征。適量的LPSO相的引入能同時提高Mg-Ni-Y鎂合金的阻尼與力學(xué)性能。設(shè)計LPSO

5、體積分數(shù)約為65%的Mg90Ni4Y6和83%的Mg87.5Ni5Y7.5合金，分別在高應(yīng)變和低應(yīng)變下展現(xiàn)出最高的阻尼性能。臨界應(yīng)變振幅隨LPSO相含量的增加而減小，在低應(yīng)變振幅階段和高應(yīng)變振幅階段，合金的阻尼值隨LPSO相含量的增加而增加。LPSO的引入明顯有利于合金的阻尼性能提升，該結(jié)果并不能完全由G-L模型來解釋。
　　然后，研究了變形工藝對不同LPSO相含量Mg-Ni-Y合金的阻尼與力學(xué)性能影響。結(jié)果表明，擠壓變形后Mg-

6、Ni-Y合金的力學(xué)性能大幅度提升，力學(xué)性能隨著LPSO相含量的增加先上升后下降，擠壓態(tài)Mg95Ni2Y3合金的抗拉強度和屈服強度分別為501MPa和384MPa，伸長率4.2%，表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。LPSO相含量的增加不僅提高了擠壓態(tài)合金的強度，也極大的優(yōu)化了合金的塑性。擠壓變形在提高Mg-Ni-Y合金力學(xué)性能的同時使其阻尼性能有所下降，阻尼性能隨LPSO相含量的增加先減小再增大，擠壓態(tài)Mg95Ni2Y3合金的阻尼性能最低。擠壓變

7、形后使得對位錯的阻礙作用增強，從而導(dǎo)致強釘扎點數(shù)目增多，阻尼下降。
　　其次，研究了Mg-Ni-Y LPSO相對商業(yè)MB8鎂合金微觀組織、阻尼及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，LPSO相的加入顯著提高了MB8合金的力學(xué)性能和阻尼性能，添加LPSO相體積分數(shù)16%的MB8X16合金具有最優(yōu)的鑄態(tài)力學(xué)性能，其抗拉強度198MPa，屈服強度119MPa，伸長率5.4%。與鑄態(tài)MB8合金相比，抗拉強度提高了50%，屈服強度提高了138%。相比于