热处理工艺对变形AZ80+0.4%Ce镁合金减振性能的影响

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阻尼材料可以利用材料的粘弹性将振动能转化为热能耗散掉,从而有效降低结构振动。采用DMA动态热机械分析仪研究了不同热处理状态下AZ80+0.4%Ce镁合金轮毂幅板处合金的阻尼性能。通过Box-Behnken试验方法制定了合金的热处理方案,分析不同热处理制度对合金阻尼性能的影响。利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察合金的微观组织特征,结合显微组织形貌,对AZ80+0.4%Ce镁合金阻尼性能的微观机理进行分析。首先,通过研究固溶制度和时效制度分别对合金阻尼性能的影响,确认Box-Behnken试验设计方法中设计变量的取值范围,完成抗拉强度和减振系数回归方程分析。实验结果表明,时效温度为抗拉强度主效应因素,影响减振系数的主效应因素是时效时间。最佳热处理参数为410℃×2.5h+193℃×17.5h,优化后目标函数的最大响应值:抗拉强度为266.72MPa,减振系数为0.176。然后,分别研究了时效制度和固溶制度对合金阻尼性能的影响。结果表明,不同时效制度下,AZ80+0.4%Ce镁合金内析出相的数量较多时,析出相面积分数越大,其阻尼性能越差。而时效制度相同时,固溶制度对合金阻尼性能影响不大,合金内Al11Ce3相在固溶过程中能够抑制晶粒的长大,固溶温度和时间的改变并未对合金的晶粒尺寸造成较大的影响。合金在阻尼与应变振幅无关区域内的Q0-1值均在0.015左右,固溶处理对低应变区域合金内部Al原子的数量和合金阻尼性能影响有限。最后,在最佳热处理参数的基础上设计了验证实验。验证实验中,合金在最佳热处理参数下实际抗拉强度达到271.4MPa,减振系数达到0.245。固溶时效后合金内存在的杆状Al11Ce3相和条状β相有利于提高合金的阻尼性能,但是条状β相的周围通常伴随着针状和点状β相。对于AZ80+0.4%Ce镁合金,Mg17Al12相与Al11Ce3相同时作为强钉扎点,过量β相的析出会阻碍位错运动,降低合金的阻尼性能。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
1. 绪论第9-23页
    1.1 课题背景及研究意义第9-10页
    1.2 阻尼材料概述第10-17页
        1.2.1 阻尼机理第10-11页
        1.2.2 材料阻尼性能的表征方法第11-13页
        1.2.3 材料阻尼的测试方法第13-14页
        1.2.4 阻尼材料的分类第14-17页
    1.3 镁合金概述第17-20页
        1.3.1 镁合金的强化机制第17-19页
        1.3.2 镁合金的阻尼机制第19-20页
    1.4 响应曲面法第20-22页
    1.5 课题的研究内容第22-23页
2. AZ80+0.4%Ce镁合金热处理工艺参数设计优化第23-41页
    2.1 引言第23页
    2.2 实验材料及方法第23-26页
        2.2.1 实验材料第23-24页
        2.2.2 研究方法第24-26页
    2.3 设计变量第26-31页
        2.3.1 固溶处理设计变量分析第26-27页
        2.3.2 时效处理设计变量分析第27-29页
        2.3.3 合金热处理过程变量水平值范围的确定第29-31页
    2.4 热处理参数优化及分析第31-36页
        2.4.1 目标函数第32-34页
        2.4.2 目标函数回归分析第34-36页
    2.5 设计变量的交互作用对响应值的影响第36-39页
    2.6 实验参数的优化第39页
    2.7 小结第39-41页
3. 热处理工艺对AZ80+0.4%Ce镁合金阻尼性能的影响第41-55页
    3.1 不同时效制度对合金阻尼性能的影响第41-43页
    3.2 不同固溶制度对合金阻尼性能的影响第43-45页
    3.3 固溶时效处理后析出相成分分析第45-47页
    3.4 不同热处理制度对合金减振性能的影响第47-54页
        3.4.1 合金的阻尼性能第47-50页
        3.4.2 减振系数计算第50-51页
        3.4.3 微观组织分析第51-54页
    3.5 小结第54-55页
结论第55-56页
参考文献第56-61页
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果第61-62页
致谢第62-63页
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