高强阻尼铝合金的阻尼性能和组织稳定性_马岳
几种铝合金的力学性能及阻尼特性
几种铝合金的力学性能及阻尼特性
王莉
【期刊名称】《轻合金加工技术》
【年(卷),期】2005(033)012
【摘要】对Al-Mg-Si、Al-Mg和Al-Li-Cu-Mg-Zr合金进行了不同的时效工艺处理,测试了合金在不同时效状态下的力学性能和阻尼特性.结果表明,合金在不同时效工艺状态,力学性能有明显差异,阻尼特性也有较大差别.可以通过调整合金的时效工艺来改变合金的阻尼特性.
【总页数】3页(P48-50)
【作者】王莉
【作者单位】哈尔滨工业大学,黑龙江,哈尔滨,150000
【正文语种】中文
【中图分类】TG145.21
【相关文献】
1.冲击载荷作用下新型阻尼铝合金的阻尼及力学性能 [J], 姚俊臣;文丽芳;韩寿波;马岳;韩海军
2.时效对6063铝合金力学性能及阻尼特性的影响 [J], 王莉;蒋大鸣
3.几种铸造铝合金的铸造性能及力学性能分析 [J], 罗佳;孙亮
4.几种铸造铝合金的铸造性能、力学性能及耐蚀性 [J], 罗兵辉;柏振海;周华;张林和;谢绍俊
5.ZL104铝合金和ZL111铝合金在不同温度下的力学性能及其干摩擦磨损性能[J], 刘佳阳;王婷婷;王慧明;李应举;吕晓仁
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高强铝合金的组织性能及强化机理研究
高强铝合金的组织性能及强化机理研究高强铝合金是当前材料科学领域的研究热点之一，它不仅具有轻量化、高强度、良好的耐腐蚀性等优良性能，而且可以应用于航空、航天、汽车、电子等领域，因此备受关注。
本文将着重探讨高强铝合金的组织性能及其强化机理研究。
1、高强铝合金组织性能高强铝合金一般包括2024、6061、7075等几种常用牌号。
这些合金由于复杂的组织结构，其组织性能也非常复杂。
其中，2024铝合金的强度较高，耐磨性、耐腐蚀性也较好，但塑性较低；6061铝合金则具有较好的焊接性能和耐腐蚀性，且可加工性好；7075铝合金则是最强的铝合金之一，具有极高的强度和优异的耐腐蚀性能。
高强铝合金的组织结构主要包括再结晶区、平衡区、亚晶界和位错密集区。
这些区域的微观结构影响着合金的宏观性能，同时也是高强铝合金设计和制造过程中需要考虑的重要因素。
因此，了解合金的微观结构和性能变化规律对于高强铝合金制造具有重要意义。
2、高强铝合金强化机理研究高强铝合金的强化主要包括固溶强化、自然时效强化和人工时效强化三种机理。
其中，固溶强化是指在高温下将固溶体中的杂质进行分散和固溶，以促进材料的强化；自然时效强化是指材料在室温条件下自然放置，使合金元素重新分配到亚晶界和位错形成析出物；人工时效强化是指将材料在高温下固溶后，进行降温然后人为加温使其再次固溶，促进析出物的形成，从而提高材料的强度和硬度。
通过深入研究高强铝合金的强化机理，科学家们提出了许多可能的强化机制，如位错袋、亚晶界强化、析出物强化等。
此外，2013年，研究人员通过表面改性对高强铝合金进行强化，这种方法不仅使合金的强度大幅提高，还可以提高合金的韧性和延展性。
3、结论总之，高强铝合金的组织性能以及强化机理研究是当前材料科学研究的热点之一。
深入了解高强铝合金的微观结构和性能变化规律，可以为高强铝合金的制造、应用和进一步研究提供可靠的理论支持。
未来，科学家们还需深入研究高强铝合金的强化机理，提高其强度和加工性等性能。
《高强铝合金超高周疲劳特征研究》
《高强铝合金超高周疲劳特征研究》一、引言随着现代工业的快速发展，高强铝合金因其轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在航空、航天、汽车、轨道交通等领域得到了广泛应用。
然而，在这些应用中，材料常常需要承受极高的循环载荷，导致其面临严重的疲劳问题。
尤其是超高周疲劳，其研究对于提高材料的使用寿命和可靠性具有重要意义。
本文旨在研究高强铝合金的超高周疲劳特征，为相关领域的应用提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料选择本研究所选用的高强铝合金具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，适用于高负荷和恶劣环境下的应用。
2. 试验方法采用先进的疲劳试验机对高强铝合金进行超高周疲劳试验，通过改变载荷、频率、温度等条件，研究材料的疲劳性能。
同时，利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段，观察材料的微观结构和疲劳损伤过程。
三、结果与分析1. 高强铝合金的超高周疲劳性能通过疲劳试验，我们发现高强铝合金具有较高的疲劳极限和长寿命区域。
在一定的载荷和频率条件下，材料能够承受数百万次甚至更高的循环载荷而不发生明显损伤。
这表明高强铝合金具有优异的耐久性和可靠性。
2. 微观结构与疲劳损伤过程利用SEM和TEM观察发现，高强铝合金在疲劳过程中，微观结构发生变化，出现滑移带、孪晶等亚结构。
随着循环次数的增加，这些亚结构逐渐扩展、连接，形成裂纹。
裂纹扩展过程中，材料表面出现明显的塑性变形和氧化现象。
这些现象与材料的疲劳性能密切相关。
3. 影响因素分析我们发现，载荷、频率、温度等条件对高强铝合金的超高周疲劳性能具有显著影响。
随着载荷的增加，材料的疲劳寿命减小；频率的提高有利于提高材料的疲劳性能；而温度的变化则会影响材料的力学性能和微观结构，从而影响其疲劳性能。
四、讨论本研究表明，高强铝合金具有优异的超高周疲劳性能，这与其微观结构和力学性能密切相关。
在实际应用中，我们可以通过优化材料的成分、制备工艺和热处理制度等手段，进一步提高其疲劳性能。
列车车体铝合金动态力学性能及其对吸能的影响
列车车体铝合金动态力学性能及其对吸能的影响杨超;朱涛;肖守讷【摘要】为了研究车用5083H111铝合金材料的动态力学性能及其对结构吸能的影响,分别对该材料进行动态冲击拉伸和动态冲击压缩试验,获得不同应变率下的材料本构关系.以车辆防爬吸能结构为载体,采用3种材料模型,对比分析该铝合金材料的动态力学性能对车体吸能结构吸能容量的影响.研究结果表明:5083H111铝合金材料在低应变率情况下存在应变率软化效应,在中低应变率范围内存在应变率软化再强化特性;在高应变率情况下,这种材料表现出明显的应变率强化效应;列车碰撞的应变率数量级范围为0～2,属于中低应变率范围;对于5083H111铝合金制成的车体吸能结构,考虑应变率效应的结构的实际吸能量要比不考虑应变率效应的相同结构的吸能量小.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(046)007【总页数】6页(P2744-2749)【关键词】5083H111铝合金;动态力学性能;应变率;能量【作者】杨超;朱涛;肖守讷【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都,610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都,610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都,610031【正文语种】中文【中图分类】O313.4;U270.4铝合金是部分地铁列车和高速列车车体结构的主要材料之一，除了CRH1动车组，国内高速动车组车体都是以铝合金为主要材料。
在列车被动安全性研究中，车体结构在碰撞过程中会发生大变形，铝合金材料在塑性变形区的力学性质对车体结构的变形和吸能有很大的影响。
在列车碰撞研究中，吸能结构一般都未考虑材料的应变率效应[1−5]，钢质车体结构通常采用Cowper−Symonds本构模型来描述材料的应变率效应[6−8]。
文献[9]以Johnson−Cook模型研究了一种新型的铁路车辆吸能装置。
一般观点认为铝合金是应变率不敏感的材料，2024，6061，7050，7A04，LC9和LY12-cz等铝合金[10−13]在高应变率情况下的塑性流动应力几乎对应变率不敏感。
CuAlMn高阻尼合金的制备与性能的开题报告
CuAlMn高阻尼合金的制备与性能的开题报告
一、背景
高阻尼合金是一种新型的金属材料，在医疗设备、电子元器件、振动、噪声和结构控制等领域有广泛的应用。
高阻尼合金具有高阻尼和低弹性模量的特点，因此在吸能、减振和降噪方面有着广泛的应用前景。
CuAlMn高阻尼合金具有良好的可加工性能和稳定的高阻尼性能，在材料研究领域有着广泛的应用。
二、研究目的
本研究旨在制备CuAlMn高阻尼合金，并对其组织结构和阻尼性能进行研究，为材料的应用提供基础数据和理论依据。
三、研究方法
本研究采用真空感应熔炼和热处理工艺制备CuAlMn高阻尼合金。
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和拉伸试验等手段对样品的组织结构和力学性能进行测试和研究。
四、预期结果
本研究预计能够成功制备出CuAlMn高阻尼合金，并探究其组织结构和阻尼性能。
通过对样品的分析和测试，预计能够发现CuAlMn高阻尼合金的显微组织和力学性能之间的关系，并为材料的应用提供基础数据和理论依据。
五、研究意义
本研究的开展将有助于深入理解CuAlMn高阻尼合金的组织结构和力学性能之间的关系，为该材料的应用提供基础数据和理论依据。
同时，本研究对其他高阻尼合金的研究也有参考和借鉴意义。
7_系超高强铝合金的强韧化研究进展及发展趋势_丛福官
7085 铝合金是 Alcoa 公司于 2002 年成功研制 的一种新型超高强铝合金，与其他 7 × × × 系铝合金 相比，7085 铝合金具有高强度、高抗疲劳性能、高抗 应力腐蚀性 能 与 抗 剥 落 性 能、低 淬 火 敏 感 性 等 一 系 列优良性能［10］。7085 铝合金被成功用于 A380 客机 的机翼大梁 和 翼 肋，是 下 一 代 超 高 强 铝 合 金 厚 板 的 代表，也是当前国内外研究的热点之一。
1968 年，Alcoa 在 7001 铝合金的基础上，通过降 低 Cu、Cr 的含量，增大 w（ Zn） / w（ Mg） 比值等提高韧 性和抗应力腐蚀性能，开发出 7049 铝合金。1975 年 通过降低 Fe、Si、Mn 含量，开发出高韧性的 7149-T73 铝合金。1992 年通过进一步降低 Fe、Si、Mn 含量，优 化 Mg 和 Zn 成 分 范 围，发 展 出 7249 铝 合 金［4 － 5］。 1994 年，在控制 Fe、Si、Mn 含量的同时，用 Zr 代替 Cr
此外，前苏联在 1948 年开发出了与 7075 铝合 金类似的 B95 高强铝合金，并在 20 世纪 60 年代末 至 80 年代开发出一系列高水平的 7 × × × 系超高强 铝合金［4］，并形成了相对独立的铝合金研 发 体 系。 如 1971 年，通过降低 Fe、Si 杂质含量开发出 B95пч 和 B95оч 铝合金，这两种合金用于制造伊尔 96-300 型和图 204 型飞机，且现今还用来制造苏-27 和苏30 飞机的结构件。1956 年，首次向 Al-Zn-Mg-Cu 系 合金 中 添 加 Zr，研 制 出 合 金 化 程 度 和 强 度 更 高 的
高应变率下阻尼铝合金的动态力学性能研究
\10
[ 7]
- 2
) , 室温和高温
静态拉伸性能均优于变形铝合金 。该类合金比传统 的阻尼合金具有更低的密度 , 比变形铝合金具有更优 异的阻尼性能, 因而在航空航天领域显示出优良的应 用前景, 可代替部分变形铝合金, 用于航空航天领域需 要减振的场合。由于这些材料长期服役在高应变率的 载荷下, 研究其高应变率下的动态力学性能对评价该
Abstract: T he dynam ic mechanical pro pert ies of tw o kind of hig h damping materials w ere st udied un der high st rain rat e. Separat ed H opkinso n pressur e bar w as used t o perfo rm t he compressive test . St ress and str ain curv es w ere obt ained at t hree diff erent st rain r at es, 140, 275 and 500s- 1 . T he cor responding result s derived were compar ed w ith t hose o f cast alum inum ZL 101A alloy . It is show n t hat t he dynam ic m echanical pro pert ies of t he tw o kinds o f high damping materials are much bet t er t han t hat of ZL 101A allo y. FM S0714/ y ( Zn - 30A l) allo y ex hibited t he ex cellent dynamic mechanical pr opert y. Wit h increasing st rain r at e, t he elast ic modulus and st ress o f X7093/ y ( Z n - 30Al ) alloy so mew hat decreased. Key words: damping ; aluminum alloy; hig h st rain rat e; dynamic mechanical propert y 为提高飞机和航天器的运行可靠性和使用寿命, 部分金属结构材料需要同时具有较好的力学性能和较 佳的阻尼性能 究
超级马氏体不锈钢的阻尼特性及其相关研究
超级马氏体不锈钢的阻尼特性及其相关研究超级马氏体不锈钢（SMSS）是一种新型的高强度、高阻尼合金材料，在结构工程领域中具有广泛的应用前景。
其独特的组织结构和力学性能使其在地震、冲击和风-load中表现出卓越的性能。
本文将对超级马氏体不锈钢的阻尼特性及其相关研究进行探讨。
首先，我们来了解一下超级马氏体不锈钢的基本特性。
超级马氏体不锈钢具有极高的屈服强度和塑性延展性，这使其具备了较好的抗震和吸能能力。
其组织结构主要由奥氏体、马氏体和残余奥氏体相组成。
在应力加载过程中，马氏体相会发生相变，从而吸收能量并提供高阻尼效果，大大降低结构的振动幅度。
研究表明，超级马氏体不锈钢具有良好的阻尼特性。
通过控制材料的成分和热处理工艺，可以调节超级马氏体不锈钢的阻尼特性。
例如，提高马氏体的体积分数可以增加阻尼特性。
此外，通过调节奥氏体和马氏体的相互作用，也可以实现阻尼特性的改变。
这些研究为超级马氏体不锈钢的性能优化提供了理论依据。
在实际应用中，超级马氏体不锈钢的阻尼特性在结构减震和抗冲击领域发挥了重要作用。
在地震活跃区域，采用超级马氏体不锈钢作为结构材料能够有效地减小地震对结构的破坏程度，并保护人员的生命财产安全。
此外，在交通运输和航空领域，超级马氏体不锈钢的阻尼特性也可以用于减少结构的振动和冲击，提高载荷的传递效率和流体动力特性。
除了阻尼特性，超级马氏体不锈钢的相关研究还包括材料强度、韧性、疲劳性能等方面。
这些性能指标是评价超级马氏体不锈钢在实际应用中性能的关键因素。
目前，研究人员正在通过优化材料的成分和热处理工艺，进一步提高超级马氏体不锈钢的性能，并为其在结构工程领域中的应用提供更广泛的选择。
综上所述，超级马氏体不锈钢作为一种新型的高强度、高阻尼合金材料，在结构工程领域具有重要应用前景。
它的独特组织结构和力学性能使其具备了出色的抗震、减震和抗冲击能力。
研究表明，通过调节材料的成分和热处理工艺，可以有效改善超级马氏体不锈钢的阻尼特性。
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2第00351
年 卷
2 第2
月 期
北京 航空航天大学学报 Journal of Beijing Universit y o f A eronautics and Astronautics
February 2005 Vol.31 No.2
关 键 词 :高强度阻尼铝合金 ;阻尼性能 ;晶界内耗峰 ;快凝 ;粉末冶金 中图分类号 :TG 135+ .7 文献标识码 :A 文 章 编 号 :1001-5965(2005)02-0121-04
Stability on the damping capacity and microstructure
第 2 期 马 岳等 :高强阻尼铝合金的阻尼性能和组织稳定性
1 23
合金的阻尼性能和储能模量随测试温度的变化曲 线 .由图 6 、图 7 可见 :合金的阻尼性能及储能模 量曲线比较集中 , 经过不同的时效处理后其阻尼 性能和储能模量变化不明显 .
图 3 120℃ 50 h 时效后出现的平 行四边形晶界
图 8 显示了经过 120 ℃不同保温时间时效处
理的合金的阻尼温度曲线与时效前合金的阻尼温 度曲线的差值 ΔQ -1 , ΔQ -1 反映了时效处理给合 金阻尼性能带来的影响 .在 120 ℃时效处理中 , 最 明显是合金在组织结构方面的变化 , 随时效时间 的延长合金中出现了大量规则的晶界 .如图 8 所
Li Peiyong Li Wei
(Bei jing Institut e of Aeronautical M ateri als , Beijing 100095, China)
Abstract :The stability on the damping capacity and microstructure of the X7093 5(Zn-30Al)high strength aluminum alloy prepared by rapid solidification and powder metallurgy process was investigated with aging treatment . The alloy was aged at 50 ℃, 100 ℃, 120 ℃for 10h , 50h , 100h separately and then air cooled .The damping capacity and microstructure variation was tested with dynamic mechanical thermal analysis(DMTA)and transmission electron microscope(TEM).The result shows that the microstructure of the alloy changed from fine crystals to large crystals with regular and sharp grain boundaries , the effect of grain boundaries on the damping capacity increased .From room temperature to 250 ℃, the damping capacity increased from 4 ×10-3 to 3 .0 ×10-2 .Aging time and temperature do not have significant effect on the damping capacity below 120 ℃ and 100h and the alloy kept excellent stability .
Key words :high strength damping aluminum alloys ;damping capacity ;grain boundary internal friction ;rapid set ;powder metallurgy
收稿日期 :2004-06-20 作者简介 :马 岳(1961 -), 女 , 河北南宫人 , 副教授 , mayue@buaa .edu .cn .
图 8 时效处理产生的晶界引起的内耗峰
3 结 论
1)RS PM 工艺制备的 X7093 5(Zn-30Al)高强 度阻尼铝合金在时效处理过程中 , 随着时效时间 的延长 , 合金中逐渐出现大量规则的晶界及大量 的析出物 , 使得晶界的作用增强 , 晶界对合金阻尼 性能的贡献提高 .
为了研究阻尼铝合金在特定工作环境中长时 间服役的组织结构及阻尼性能的稳定性问题 , 根 据等效实验原理 , 设计了特殊的时效处理工艺 :时 效温度为 50 ℃, 100 ℃, 120 ℃, 分别保温 10 h , 50 h 和 100 h , 然后空冷至室温 , 按照上述工艺对试样 进行时效处理 .
of the high strength damping aluminum alloy
Ma Yue Zhao Haitao Han Haijun Xu Huibin
(School of Materials Science and Engineering, Bei jing University of Aeronauti cs and A)
2 实验结果与讨论
2 .1 时效处理对合金微观组织的影响 图 1 是未经时效处理的试样的 X 射线衍射图
谱 , 如图标定的衍射峰基本为 Al 峰 , 可见合金在 时效处理前即以结晶态存在 , 同时合金中含有 AlCuMg 金属间化合物 .图 2 为阻尼铝合金原始的组 织结构 , 由图可知 , 未经时效处理的合金内部保留 了一些析出物 , 合金组织呈细碎杂乱的晶态结构 , 但晶界不明显 .
采用快速凝固 粉末冶金(RS PM)工艺研制的 金属 金属基复合材料是一种同时具有优良的力 学性能和阻尼性能的新型高强低密度阻尼材料 . RS PM 工艺制备合金的方法为 :将熔化后的合金 进行超声波气体雾化制成金属粉末 , 将粉末包套 、 除气 , 在挤压机上热挤压成块体合金 .迄今已成功 研 制 出 FMS0714 xAl 、 FMS0714 y (Zn-30Al )、 FMS0714xAl y (Zn-30Al)等 系 列 高 温 阻 尼 铝 合 金[ 4] 和 X7093 y(Zn-30Al)等系列低密度高强度阻 尼金属 金属基复合材料[ 5] .
图 2 时效处理前合金的组织形貌
图 3 为经过 120 ℃50 h 时效处理后的微观组 织 .由图看出 :阻尼铝合金经过 120 ℃ 50h 时效处 理后 , 组织内隐约出现规则的平行四边形晶界 .
图 4 为经过 120 ℃100 h 时效处 理后的微观 组织 , 由图看出 :随着时效时间的进一步延长 , 合 金内出现了清晰的晶界 .可见经过时效处理后 , 合 金内部由最初的细碎杂乱的晶态结构转变成了具 有规则晶界的大晶粒结构 .合金内的晶界非常规 则 , 晶粒的尺寸比较均匀 , 并且在晶粒内部和晶界 上形成了大量细小的析出相 , 如图 5 所示 .析出颗 粒的直径在 10 ～ 25 nm 范围内 , 进一步的电子衍
图 6 为 合金在 120 ℃分别时 效 10 h , 50 h 和 100 h 后合金的阻尼性能和储能模量 E' 随测试温 度的变化曲线 .图 7 为在不同温度下时效 50 h 后
合金具有较强的温度效应 , 合金的储能模量 随着测试温度的升高而下降 , 其阻尼性能随测试 温度的升高而显著增大 .在室温至 250 ℃的测试 温度范 围 内 , 合 金阻 尼 值大 致处 于 4 ×10-3 ～ 3 .0 ×10-2范围内 , 250 ℃时的阻尼水 平可达室温 时的 5 ～ 6 倍 .但在室温至 100 ℃范围内 , 阻尼性能 无明显变化 .在测试 温度高于 150 ℃时合金达到 高阻尼合金[ 6] 的阻尼水平(Q -1 ≥1 .0 ×10-2 ).可 见 , 这种阻尼铝合金的阻尼性能与服役环境的温 度密切相关 . 2 .3 合金组织结构的变化对阻尼性能的影响
合金阻尼性能由动态力学热分析仪(DMTAIV 型)采用 3 点弯曲法测试 .测试温度范围为室 温至 250 ℃, 升 温 速 率 为 5 ℃ min , 测 量 频 率 为 1 Hz , 应变 振 幅为 4 ×10-5 .合金 的 阻尼 性 能由 Q -1 表征 .
将测试后的 DMTA 试样采用离子减薄制备透 射电镜试样 , 在 H-800 透射电子显微镜上观察合 金的微观组织 .
图 6 120 ℃时效不同时间的阻尼温度曲线
图 4 120℃ 100h 时效后出现的 120°晶界
图 7 不同温度下时效 50h 的阻尼温度曲线
图 5 析出物的形貌及[ 114] 方向的电子衍射斑 点
射及能谱分析表明析出物为具有面心立方(FCC) 结构的 AlCuMg 金属间化合物 . 2 .2 时效处理对合金阻尼性能的影响
本文 通过 分析 RS PM 工 艺制 备 的 X7093 5 (Zn-30Al)高强度阻尼铝 合金经过时效处理后微 观组织和阻尼性能的变化情况 , 研究了这类阻尼 铝合金在长期服役过程中阻尼性能和微观组织的
图 1 未经时效处理的阻尼铝合金的 XRD 曲线
稳定性 .
1 实验材料及方法
实验所用合金为北京航空材料研究院提供的 采用 RS PM 工艺制备的阻尼铝合金棒材 , 合金为 X7093 合金粉末与 Zn-30Al 合金粉末经混合 、包套 和除气后挤压而成 .用线切割制成 48mm ×8mm × 1mm 的试样 , 放置在 FM01-1 型鼓风干燥箱进行 恒温时效处理 .
1 24
北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 2005 年
示 , 经过 120 ℃ 50h 和 120 ℃100 h 时效处理后 , 在 250 ℃左右 ΔQ -1 达到最大值 .据内耗理论[ 7] , 由晶 界引起的内耗峰出现在合金熔点温度的 0 .4 倍左 右 , 实验所用合金的熔点为 660 ℃, 内耗峰应出现 在 264 ℃左右 , 因此在 250 ℃出现的 ΔQ -1最大值 应是由时效过程中产生的晶界引起的 .