Mg-Gd-Y-Al合金力学及阻尼性能的研究

作     者：高菲 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蒋海燕;付彭怀

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：Mg-Gd-Y Al2RE 拉伸性能 阻尼性能 热挤压 

摘      要：为了研发一种可用于替代2A14铝合金制备卫星仪表安装支架用的高强度阻尼镁合金材料，本文研究设计和制备了四种Gd/Y元素不同含量的Al2RE/GWA{Mg-11.3Gd-1.2Y-1Al(GW111A)、 Mg-15.6Gd-1.2Y-1Al(GW151A)、Mg-17.5Gd-1.1Y-1Al(GW181A)和Mg-13.2Gd-2.9Y-1Al(GW133A)}镁合金。通过热处理、热挤压变形等手段研究合金显微组织、拉伸与阻尼性能的变化规律，通过稳态正弦激振与脉冲激振(锤击法)方法，对比研究了GW181A、GW103K和GW83K三种镁合金支架与2A14铝合金支架的振动特性。主要结论如下： 铸态Mg-Gd-Y-Al合金由-Mg、Al2(Gd,Y)和Mg24(Gd,Y)5三种物相组成。经过固溶处理，晶粒内部出现条状LPSO相，在同一晶粒内部这些条状相平行分布。铸态Mg-Gd-Y-Al合金的力学性能与合金中的稀土元素总含量密切相关，稀土总含量较高的合金具有较高的强度和较差的塑性。经过T4处理后，合金屈服强度稍许下降，抗拉强度少量提高，延伸率则大幅提升。T6处理后，合金的屈服强度有了明显的提高。对于Y含量相同的三种合金，铸态合金的比阻尼性能随着合金中Gd元素含量的增加而降低，而T6处理可以明显提高合金的比阻尼性能。 对于热挤压合金而言，合金中稀土元素的增加和低挤压速率(1mm/s)均可提高合金的屈服强度和抗拉强度。经过T5处理后，合金的屈服强度进一步提高，延伸率则显著下降。除GW151A(450℃,1mm/s)合金外，挤压态GWA镁合金的整体阻尼性能均优于2A14合金。在一般情况下，高稀土含量的镁合金经过低速挤压更易得到屈服强度较高的材料，而经过挤压后其阻尼性能也得到提升，通过这种方法可以得到阻尼性能与力学性能兼顾的优质镁合金。 支架的阻尼特性可以通过支架整体频响函数曲线的包络面积大小S和支架共振峰处品质因数倒数Q-1来评价。相同条件下，S值越小或者Q-1值越大，则支架的阻尼性能越好。当支架无负载时，GW103K镁合金支架的整体阻尼性能最佳，优于2A14铝合金;当支架有负载时，2A14铝合金支架的整体阻尼性能最佳，但镁合金支架与之相差不大。GW181A镁合金在前期材料阻尼性能测试中优于其他合金，但是制成支架后，支架的整体阻尼性能却不如2A14铝合金，这表明支架的实际减振性能除了与材料自身阻尼性能的有关外，还取决于支架形状、结构刚度等其他因素。