zr含量对mgznyzr合金组织及阻尼性能影响(附件)【字数：11159】
Effects of Different Zr Contents on Microstructures and damping properties of Mg-Zn-Y-Zr AlloysEffects of Different Zr Contents on Microstructures and damping properties of Mg-Zn-Y-Zr Alloys伴随着现代工业的快速发展，振动和噪音带来的危害日益严重。因此，高阻尼性能材料的需求增多。近年来，镁合金材料因其高阻尼、低密度、高强度的特点而得到了广泛关注。本文通过改变铸态Mg-Zn-Y-Zr合金中合金元素Zr的含量，研究Zr含量变化对Mg-Zn-Y-Zr合金组织、力学性能和阻尼性能的影响。本文所设计的Mg-Zn-Y-Zr合金为Mg-2.5Zn-5Y-xZr，x分别为0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%和2.0wt%。通过不同Zr含量铸态合金之间的对比，研究铸态合金的组织和性能随Zr含量变化而变化的规律。实验采用了ZEISS光学显微镜、SEM和XRD等仪器和手段来分析合金的显微组织和相组成，并测定合金的室温显微维氏硬度（HV）、室温拉伸性能以及应变阻尼性能。研究结论显示，铸态Mg-2.5Zn-5Y-xZr合金的微观组织主要由α-Mg基体、X相（Mg12YZn）和微量的W相（Mg3Y2Zn3）组成。随着Zr含量的增大，合金晶粒尺寸得以细化，合金中第二相的析出量增多，细晶强化和第二相强化的共同作用使铸态合金的力学性能得以提高，其中Mg-2.5Zn-5Y-2.0Zr合金的力学性能指标达到最大，其抗拉强度，屈服强度和延伸率分别为211.79MPa、77.86MPa和10.0%，其显微硬度值和其他合金相比，也达到最大值，为76.31HV。合金高温阻尼性能是位错阻尼机制和晶界阻尼机制共同作用。综合得出，Mg-2.5Zn-5Y-1.5Zr镁合金的阻尼性能最好。关键词Mg-2.5Zn-5Y-xZr；微观组织；力学性能；阻尼性能Abstract
Keywords: Mg2.5Zn5YxZr alloys; microstructure; mechanical property; damping property 目录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.2 镁合金的特点及性质研究 2
1.2.1 镁及镁合金的特点 2
1.2.2 镁合金强化机制 3
1.2.3 镁合金阻尼机制 4
1.3 镁合金的研究现状 7
1.3.1 MgAl镁合金 7
1.3.2 MgLi镁合金 7
1.3.3 MgZr镁合金 8
1.3.4 MgRE镁合金 8
1.3.5 MgZn镁合金 9
1.4 本课题的主要研究内容 10
第二章 试验方法 11
2.1合金成分设计 11
2.2合金的熔炼 11
2.3合金的组织观察 12
2.3.1 金相组织观察分析 12
2.3.2 扫描电镜分析 12
2.3.3 X射线衍射分析 12
2.4 合金的力学性能测试及方法 13
2.4.1 显微硬度测试 13
2.4.2 拉伸性能测试 13
2.5 合金的阻尼性能测试及方法 13
第三章 实验结果与讨论 15
3.1引言 15
3.2 Zr含量变化对MgZnYZr合金组织的影响 15
3.2.1金相组织观察 15
3.2.2扫描电镜分析 17
3.2.3 X射线衍射分析 18
3.3 Zr含量变化对MgZnYZr合金力学性能的影响 19
3.3.1 Zr含量变化对MgZnYZr合金显微硬度的影响 19
3.3.2 Zr含量变化对MgZnYZr合金拉伸性能的影响 20
3.3.3 合金系的铸态拉伸断口形貌 21
3.4 Zr含量变化对MgZnYZr合金阻尼性能的影响 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1 选题的背景及意义
伴随着近代工业的快速发展，振动、冲击和噪声已成为三大公害[1]，尤其是振动和噪声对机械设备及操作人员产生极大的危害，因此控制或减小振动和噪声变得极为迫切。
对于大多数的机械和结构件而言，在工作过程中不可避免地产生振动，振动的产生带来一系列不良的影响。由于振动，机器在运行过程中往往产生巨大的交变载荷，使得机器的动态精度和使用性能降低；机床振动降低了工件的加工精度；军械振动影响准确性；机动车辆振动降低乘坐舒适度和安全性指标等等。振动还会引发一系列灾难性事故，如大桥因共振而坍塌，飞机因振动而坠毁等等。更为糟糕的是因机械振动而产生的噪音，噪音会对机器操作人员及周边人员的听觉能力造成巨大的危害，使人不能正常的工作，破坏人类的听觉系统，引发一系列的职业病变。总之,振动和噪音对机器运行和人类生活环境带来许多的不良影响。为了解决振动带来的不良影响，必须要提高机器本身的设计制造精度，有时还需要添加专门的减振装置或利用其它的更为科学的方法减振。
长期以来，人们通过研究振动及噪音的产生和传播特点，找到了一些减震降噪的基本方法，这些方法可以分为三大类[2,3]：（1）系统减振，该方法主要是在系统中安装专业减振器减振降噪，常用的减振器包括减振弹簧、冲击阻尼器、空气减振器等等。这种方法实际应用较多，但往往受到系统重量、外形尺寸等因素的限制；（2）结构减振，该方法主要是设法抑制振动源振动、减小振幅，通过阻碍振动的产生以达到减振降噪目的。在实际应用中通常采用增加基座重量或增加由多孔吸声材料制成的屏蔽罩。这种方法减振降噪效果显著，但使机械设备的体积和质量大幅增加，因此无法在大型系统中应用，如轨道交通、航空航天等领域；（3）阻尼材料减振，阻尼材料能将机械振动的机械能转化为热能，从而耗散振动能量来达到减振降噪的目的。和前两种方法相比，应用阻尼材料减振对系统结构设计影响不大，不需要增加特殊装置，因次，应用阻尼材料是最理想的减振降噪办法。
目前阻尼材料的开发及应用主要可以分为两大类，即非金属阻尼材料和金属基阻尼材料。常用的非金属阻尼材料包括减振橡胶、尼龙等有机高分子材料，非金属阻尼材料通常具有很高的阻尼性能，但其强度较低，耐热和耐老化等性能较差。这些问题使非金属阻尼材料的使用范围受到严重的制约 [4]。相比之下，金属基阻尼材料有较好的力学、耐热、耐腐蚀等性能，同时兼具良好的阻尼性能，其使用范围也更广泛。常见的金属基阻尼材料有MnCu合金、ZnAl合金、灰口铸铁、Mg合金等。其中镁合金是金属型高阻尼材料中阻尼性能最好的之一，而且纯镁具有最好的阻尼性能[5]。与此同时金属镁及其合金也是目前应用的最轻的金属结构材料，它具有高比强度，电磁屏蔽性好，以及优异的铸造、切削加工性能和易回收等优点。因此，兼具有良好力学性能和优良阻尼性能的镁合金材料具有可观的应用前景[6,7]。
1.2 镁合金的特点及性质研究
早在20世纪50年代，人类就根据材料的滞弹性理论，开始探索金属基高阻尼合金材料[8]。近年来，低密度、高阻尼、高强度的镁合金材料更是引起了人们对其高阻尼特性的广泛研究。
1.2.1 镁及镁合金的特点
由于纯镁的结构和性能的限制，镁通常以镁合金的形式得到应用。镁合金是迄今为止在工程应用中最轻的金属结构材料[9]。作为金属结构材料，镁合金具有以下特点：
Keywords: Mg2.5Zn5YxZr alloys; microstructure; mechanical property; damping property 目录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.2 镁合金的特点及性质研究 2
1.2.1 镁及镁合金的特点 2
1.2.2 镁合金强化机制 3
1.2.3 镁合金阻尼机制 4
1.3 镁合金的研究现状 7
1.3.1 MgAl镁合金 7
1.3.2 MgLi镁合金 7
1.3.3 MgZr镁合金 8
1.3.4 MgRE镁合金 8
1.3.5 MgZn镁合金 9
1.4 本课题的主要研究内容 10
第二章 试验方法 11
2.1合金成分设计 11
2.2合金的熔炼 11
2.3合金的组织观察 12
2.3.1 金相组织观察分析 12
2.3.2 扫描电镜分析 12
2.3.3 X射线衍射分析 12
2.4 合金的力学性能测试及方法 13
2.4.1 显微硬度测试 13
2.4.2 拉伸性能测试 13
2.5 合金的阻尼性能测试及方法 13
第三章 实验结果与讨论 15
3.1引言 15
3.2 Zr含量变化对MgZnYZr合金组织的影响 15
3.2.1金相组织观察 15
3.2.2扫描电镜分析 17
3.2.3 X射线衍射分析 18
3.3 Zr含量变化对MgZnYZr合金力学性能的影响 19
3.3.1 Zr含量变化对MgZnYZr合金显微硬度的影响 19
3.3.2 Zr含量变化对MgZnYZr合金拉伸性能的影响 20
3.3.3 合金系的铸态拉伸断口形貌 21
3.4 Zr含量变化对MgZnYZr合金阻尼性能的影响 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1 选题的背景及意义
伴随着近代工业的快速发展，振动、冲击和噪声已成为三大公害[1]，尤其是振动和噪声对机械设备及操作人员产生极大的危害，因此控制或减小振动和噪声变得极为迫切。
对于大多数的机械和结构件而言，在工作过程中不可避免地产生振动，振动的产生带来一系列不良的影响。由于振动，机器在运行过程中往往产生巨大的交变载荷，使得机器的动态精度和使用性能降低；机床振动降低了工件的加工精度；军械振动影响准确性；机动车辆振动降低乘坐舒适度和安全性指标等等。振动还会引发一系列灾难性事故，如大桥因共振而坍塌，飞机因振动而坠毁等等。更为糟糕的是因机械振动而产生的噪音，噪音会对机器操作人员及周边人员的听觉能力造成巨大的危害，使人不能正常的工作，破坏人类的听觉系统，引发一系列的职业病变。总之,振动和噪音对机器运行和人类生活环境带来许多的不良影响。为了解决振动带来的不良影响，必须要提高机器本身的设计制造精度，有时还需要添加专门的减振装置或利用其它的更为科学的方法减振。
长期以来，人们通过研究振动及噪音的产生和传播特点，找到了一些减震降噪的基本方法，这些方法可以分为三大类[2,3]：（1）系统减振，该方法主要是在系统中安装专业减振器减振降噪，常用的减振器包括减振弹簧、冲击阻尼器、空气减振器等等。这种方法实际应用较多，但往往受到系统重量、外形尺寸等因素的限制；（2）结构减振，该方法主要是设法抑制振动源振动、减小振幅，通过阻碍振动的产生以达到减振降噪目的。在实际应用中通常采用增加基座重量或增加由多孔吸声材料制成的屏蔽罩。这种方法减振降噪效果显著，但使机械设备的体积和质量大幅增加，因此无法在大型系统中应用，如轨道交通、航空航天等领域；（3）阻尼材料减振，阻尼材料能将机械振动的机械能转化为热能，从而耗散振动能量来达到减振降噪的目的。和前两种方法相比，应用阻尼材料减振对系统结构设计影响不大，不需要增加特殊装置，因次，应用阻尼材料是最理想的减振降噪办法。
目前阻尼材料的开发及应用主要可以分为两大类，即非金属阻尼材料和金属基阻尼材料。常用的非金属阻尼材料包括减振橡胶、尼龙等有机高分子材料，非金属阻尼材料通常具有很高的阻尼性能，但其强度较低，耐热和耐老化等性能较差。这些问题使非金属阻尼材料的使用范围受到严重的制约 [4]。相比之下，金属基阻尼材料有较好的力学、耐热、耐腐蚀等性能，同时兼具良好的阻尼性能，其使用范围也更广泛。常见的金属基阻尼材料有MnCu合金、ZnAl合金、灰口铸铁、Mg合金等。其中镁合金是金属型高阻尼材料中阻尼性能最好的之一，而且纯镁具有最好的阻尼性能[5]。与此同时金属镁及其合金也是目前应用的最轻的金属结构材料，它具有高比强度，电磁屏蔽性好，以及优异的铸造、切削加工性能和易回收等优点。因此，兼具有良好力学性能和优良阻尼性能的镁合金材料具有可观的应用前景[6,7]。
1.2 镁合金的特点及性质研究
早在20世纪50年代，人类就根据材料的滞弹性理论，开始探索金属基高阻尼合金材料[8]。近年来，低密度、高阻尼、高强度的镁合金材料更是引起了人们对其高阻尼特性的广泛研究。
1.2.1 镁及镁合金的特点
由于纯镁的结构和性能的限制，镁通常以镁合金的形式得到应用。镁合金是迄今为止在工程应用中最轻的金属结构材料[9]。作为金属结构材料，镁合金具有以下特点：
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