微量Fe、Sn、Si元素对Mn-Cu-Al基合金阻尼性能的影响

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1、国内图书分类号：TG145密级：公开国际图书分类号：西南交通大学硕士研究生学位论文微量Fe、Sn、Si元素对Mn-Cu-Al基合金阻尼性能的影响年级二〇一五姓名李金柳申请学位级别工程硕士专业材料工程指导老师胥永刚教授二零一八年五月西南交通大学硕士研究生学位论文第I页ClassifiedIndex:TG145U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisTheeffectofFe,Sn,SialloyingelementsonthedampingcapacityofMnCu-Albasedall

2、oysGrade:2015Candidate:LiJinliuAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MaterialsEngineeringSupervisor:XuYonggangMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第II页西南交通大学硕士研究生学位论文第III页西南交通大学硕士研究生学位论文第IV页摘要Mn-Cu合金在长久使用中，室温阻尼存在衰减行为。目前针对阻尼衰减机制的结论主要归结为间隙原子和由时效产生的亚畴结构两种缺陷对FCT反铁磁畴界的钉扎，但结论尚存在争议。而在合金化

3、问题上，Fe、Sn、Si元素对合金阻尼的影响尚未明确，也需要进行进一步的研究。本文采用真空感应熔炼炉制备了中锰型（46.35-50.35wt%Mn）Mn-Cu-Al基合金。通过差示扫描量热法（DSC）、X射线衍射技术（XRD）、透射电镜（TEM）及扫描电镜（SEM）、倒扭摆内耗仪等研究了Mn-Cu-Al基合金120℃时效阻尼衰减机制，分析了Fe元素加速阻尼衰减行为的原因。通过XRD计算晶格畸变度、平均内应力、四方畸变度，研究了Sn元素对Mn-Cu-Al基合金调幅分解及合金阻尼性能的影响。而Si元素对Mn-Cu-Al基合阻尼性能与阻尼机制的影响，由X

4、RD表征层错及层错率、阻尼随应变振幅的表现得以证明。利用衰减函数对Mn-Cu-Al合金与Mn-Cu-Al-1.5Fe合金经120℃时效发生的阻尼衰-3-3减行为进行拟合，衰减系数分别为1.94×10与3.97×10。进行长时间的时效后，Mn-Cu-Al合金与Mn-Cu-Al-1.5Fe合金的阻尼系数分别趋于稳定在0.034与0.0188，分别为各自原始阻尼的88.95%与75.06%，显示出较高的阻尼稳定性。阻尼衰减原因在于FCT反铁磁相的不稳定，导致FCT相的含量减少，且位错、析出相等缺陷的形成阻碍了阻尼源的移动，从而导致阻尼的下降。Fe元素的加

5、入阻碍调幅分解，增加FCT反铁磁相的不稳定性，且在晶内析出的富铁相对FCT反铁磁畴界产生钉扎，因此加剧了阻尼衰减。时效态Mn-Cu-Al-Zn-1.0Sn合金的最大阻尼值达到0.069，而不含Sn的Mn-Cu-Al-Zn合金的最大阻尼0.047。Sn对阻尼的提升原因在于:Sn为相对大直径原子，可提高过饱和固溶体的不稳定性，促进时效调幅分解的发生；另一方面，降低了调幅分解阻力-共格应变能，使调制形成富锰区，提高马氏体相变点，因此形成数量更多的马氏体孪晶，阻尼性能得到提升。添加0.25%Si合金的阻尼值达到0.084，较之不含Si合金的阻尼（0.037

6、）提升了1.3倍。Mn-Cu-Al-Zn-0.25Si合金中层错率为1.66，{111}面层错孪晶密度为2.3×10−3，较之于不加Si合金层错率得到提升（层错率为0.83，层错孪晶密度为2.7×10−4），高密度层错的存在，为合金提供新的阻尼源，使欠时效状态合金在低应变阶段的阻尼大西南交通大学硕士研究生学位论文第V页大提升，增强合金阻尼性能的综合表现。关键词：Mn-Cu-Al基合金，阻尼衰减，合金化，调幅分解，层错。西南交通大学硕士研究生学位论文第VI页AbstractThemechanismofdampingdegradationremains

7、controversialinthepreviousinvestigations.TheeffectofFe,SnandSialloyingelementsonthedampingcapacityofMn-Cu-Albasedalloysisnotclear.Thusfurtherinvestigationsareneeded.Mid-manganese(with46.35-50.35weightpercentagemanganese)Mn-Cu-Albasedalloyswerepreparedbymeltingpurecopperandmang

8、aneseunderanargonatmosphereinavacuuminductionfurnace.Duringth