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钪元素对Al-20Zn合金拉伸性能及阻尼性能的影响

2021-12-15侯远飞徐峥峥彭英浩刘崇宇

机械工程材料 2021年7期

陈 勇, 侯远飞, 徐峥峥, 彭英浩,刘崇宇, 钟 皓

(1.广东宏锦新材料科技有限公司,东莞 523808;2.桂林理工大学材料科学与工程学院,桂林 541004)

0 引 言

铝合金因具有低密度、高强韧性等特点而得到了广泛的应用[1-3],但其阻尼性能较差,难以满足现代工业对结构材料高可靠性、高精度、长寿命等的服役要求[4]。在不影响铝合金力学性能的前提下,大幅提高其阻尼性能,有利于扩大其在航空、航天及轨道交通等领域的应用。

Zn-Al合金是高温阻尼性能最佳的金属材料之一,高密度的Al/Zn界面在高温振动过程中可以促进界面滑移,进而显著优化合金的界面阻尼[5]。作者前期研究发现:对高锌含量的Al-Zn二元合金进行轧制变形,使其晶粒大幅细化,同样可获得高密度Al/Zn界面;轧制态Al-Zn合金的高温能量内耗值远高于其他商用铝合金的,接近Zn-Al合金、纯镁等传统高阻尼金属材料的[6];同时,轧制态Al-Zn合金还具有高强度、高塑性等优异的力学性能[7]。较低的再结晶温度会促使变形态Al-Zn合金在经历高温阻尼测试后发生再结晶,获得细小等轴晶粒。但是在晶界表面能的驱动下,再结晶产生的细小等轴晶会相互合并、长大,这不但会弱化细晶强化效应,还会导致合金阻尼性能的恶化[8]。

向铝合金中添加钪(Sc)元素可以形成Al3Sc或Al3(Sc,Zr)纳米析出相,该析出相在塑性变形或热处理过程中会对铝合金晶界产生强烈的钉扎作用,进而有效地抑制再结晶及晶粒长大[9-12]。因此,在Al-Zn合金中添加钪,有望优化其在阻尼测试过程中的结构热稳定性,进而提高阻尼性能稳定性。……

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