Si C P ZL104 泡沫复合材料的阻尼性能

试样受到激励后, 不再施加外力, 试样自身的 惯性引起势能和动能的相互转换, 开始进行周期性 振动, 但由于在振动过程中空气与气泡壁的摩擦作
图 2 不 同 孔 隙 率 的 10 % Si CP/ ZL104 泡 沫 复 合 材 料 的 截 面 图 Fi g .2 10 % Si CP/ ZL104 co mposit e fo a ms wit h diff erent porosities
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复合材料学报
温3 h , 随炉冷却后密封备用; 为保证 Ti H2 中 氢元 素含 量, 采 用 化 学 方 法 制 成 Al 2 O3/ Ti H2 包 覆 颗 粒; 采用搅拌 铸造法制备复合材料, 搅拌装置见 图1 , 搅拌速 度 为 900 r/ mi n 。加 热 Z L104 合 金 至 全部 熔 化 后, 梯 度 降 温 至 590 ～610 ℃, 降 温 速 度 20 ℃/ h ; 将 处理 过的 Si CP 按 不同 体积 分数 加入 到 合 金 熔 体 中, 搅 拌 15 ～20 mi n 后 迅 速 升 温 至 700 ℃, 一部分浇注 成型, 形成 Si CP/ Z L104 复合 材 料; 另一部分, 根 据不 同 孔 隙率 的 要求 在 720 ℃ 时 加入一定量 处理 过 的 Ti H2 颗粒 发 泡 剂, 继 续 搅 拌 50 ～80 s , 使 其 在 铝 液 中 均 匀 分布, 迅 速 提 起 搅 拌 器, 发泡 5 ～6 mi n 制 得 不 同 孔隙 率 的 Si CP/ Z L104 泡沫复合材料, 图2 是孔隙 率为32 % 、45 % 、59 % 、 70 % 的10 % Si CP/ ZL104 泡沫复合材料的截面图。
பைடு நூலகம்
于 思 荣 , 等 : Si CP/ ZL104 泡 沫 复 合 材 料 的 阻 尼 性 能
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图3 阻尼测试系统简图 Fig .3 Sketc h of t he da mpi ng t est syste m
用以及内部的原因使振动能不断被消耗, 振动振幅
不断减小, 故此法也被称为自由振动衰减法。损耗 因子与振幅之间的关系式可表示为[ 2]
于思荣* 1 ,2 , 罗彦茹2 , 张英波2 , 刘家安2
( 1. 吉 林大 学 汽车材 料教 育部重 点实 验室, 长春 130025 ; 2. 吉林 大学 南 岭校区 材料科 学与 工程学 院, 长春 130025)
摘 要: 对采用熔体直接发泡法制备的Si CP/ ZL104 泡沫复 合材料 进行了 阻尼性 能和机 理的分 析。研究结 果表 明: 在孔径一定的条件下, Si CP/ ZL104 泡沫复合材料室温 下的阻 尼性能 表现为 损耗因 子随着 孔隙率 的增大 呈非 线性递增趋势, 且递增幅度 越 来越 小; Si CP/ ZL104 泡沫 复 合材 料 的阻 尼性 能 好于 相同 孔 隙率 的泡 沫 铝、Si CP/ ZL104 复合材料和ZL104 的阻尼性能; Si CP/ ZL104 泡沫复合 材料的 损耗因 子随着 Si CP 含 量的增 加和 Si CP 粒度 的减小而增大。Si CP/ ZL104 泡沫复合材料内部的气泡以及高密度位错对其阻尼性能的提高起主要作用。 关键词: Si CP/ ZL104 泡沫复合材料; 孔隙率; 损耗因子; 位错 中图分类号: T G331 文献标识码: A
陶瓷颗粒( Si C 、Si O2 、Mg O 、Ti B2 、Al 2 O3 等) 增强泡沫铝基复合材料是近年来发展的一种新型的 泡沫金属材料, D . Leitl meier 等人 用气 体注 入的 方 法制备颗粒增强泡沫铝基复合材料并对其组织进行 了研究, S . E L BI R 用粉 末冶金 法制 备 Si CP 增强 泡
1 实验材料及方法
1 .1 试样的制备 试验选用 ZL104 合金、粒度为5 、10 、28 μm 的
α- 绿Si C P 以及44 μm 的 Ti H2 发泡剂作为实验原材 料。将 Si CP 在800 ℃高温焙烧1 h 后降至300 ℃保
收稿 日期: 2006 03 20 ; 收修改 稿日 期: 2006 06 12 基金 项目: 吉林 大学‘985 工程’项 目 通讯作者: 于思荣, 教授, 博士生导师, 主要从事复合材料制备及性能表征
沫铝基复合材料并对其制备工艺和力学性能进行了 分析, 桂满昌 等 人 对 Si C P 增 强 泡 沫 铝 基复 合 材 料 的吸声性能进行了评述, 但国内外文献中尚未见有 关 Si CP 增强泡沫铝基复合材 料的孔隙 率和 Si C P 与 阻尼性能关系的 报道[ 1- 4] 。本 文中 采用 直接 发泡 法 制备了 Si CP 增 强 泡沫 铝 基 复合 材 料, 并分 析 了 其 阻尼性能和阻尼机理。
由式( 1) 、式( 2) 可知, 频 率对材 料的 损耗 因子
β的影响不 显著, 故本 实 验将 频 率 恒 定为 400 Hz , 时间间隔定为0 .0025 s , 用上 述阻尼 测试 系统 对一
系列材料进行测试。
2 实验结果
室温下的阻尼性能试验结果如图4 所示。 图4( a) 表 明 10 % Si CP/ Z L104 泡 沫 复 合 材 料 损耗因子 β随着孔隙 率 p 的 增 加呈 不断 上升 趋势, 递增幅度越来越小。实验测得10 % Si CP/ ZL104 的 损耗因子为0 .011 , 小于 10 % Si CP/ Z L104 泡沫 复 合材 料。孔 隙 率 为 45 % 的 10 % Si CP/ Z L104 泡 沫 复合 材 料 的 损 耗 因 子 是 孔 径 为 2 mm、孔 隙 率 为 47 % 的泡 沫 铝的 损 耗因 子 的 8 倍[ 6] 。由图 4( b) 可 知, ZL104 的损 耗因 子 为 0 .001 , ZL104 的 损 耗 因 子比10 % Si CP/ ZL104 泡沫复合材料的损耗因 子小 了近2 个 数 量 级, Si CP/ ZL104 泡 沫 复 合 材 料 的 损 耗因子随着 Si CP 含量 的 增 加而 增 大, 递增 幅 度 越 来越 小。 图 4 ( c ) 表 明 随 着 Si CP 的 粒 度 的 增 大 Si CP/ Z L104 泡 沫 复 合 材 料 的 损 耗 因 子 逐 渐 减 小, 减小的幅度趋于平缓。
Abstr act : The da mpi ng properties and da mpi ng mechanis m were i nvesti gat ed for Si CP/ ZL104 co mposit e foa ms , fabri cat ed by t he met hod of direct melt f oa mi ng . The res ult s s ho w t hat under t he conditi ons of t he s a me por e- dia met er , t he l oss fact or s of Si CP/ ZL104 co mposit e f oa ms are non-li near ri si ng wit h t he i ncreas e of porosit y at t he a mbient t e mperat ure , and t he i ncr e ment al changes less en graduall y . The da mpi ng pr operti es of Si CP/ ZL104 co mposit e f oa ms are bett er t ha n t hos e of foa m al u mi nu m , Si CP/ ZL104 co mposit es and ZL104 all oy . The l os s fact ors of Si CP/ ZL104 co mposit e foa ms i ncrease wit h t he i ncreas e of t he cont ent of Si CP a nd t he decr ease of granul arit y of Si CP . Pores and hi gh densit y disl ocations i n Si CP/ ZL104 co mposit e foa ms cont ri but e t o t heir da mpi ng properties . Keywor ds : Si CP/ ZL104 co mposit e foa ms ; por osit y ; l oss fact or ; di sl ocati on
复合材料学报 Acta Materi ae Composit ae Si nica
文章编号: 1000 3851( 2007) 01 0065 05
第24 卷 第1 期 2 月 2007 年
Vol. 24
No. 1 Fe br uary 2007
Si C P/ Z L1 0 4 泡 沫 复 合 材 料 的 阻 尼 性 能
将 ZL104 基 体 合金、Si CP/ ZL104 复合 材 料 和 Si CP/ Z L104 泡沫复合 材 料用 线 切 割设 备 加工 成 尺 寸为60 mm×60 mm×15 mm 的试样备用。 1 .2 阻尼特征值的测量方法及原理
目前阻尼特征值的测量方法有很多种, 常用的 有自由振动法、频率 响应法、复 刚度 法[ 5] 。 本文 中
Da mpi ng pr operties of Si CP/ ZL104 co mposite f oa ms
Y U Sir ong * 1 ,2 , L U O Yanr u 2 , Z H A NG Yi ngbo 2 , LI U Jiaa n 2
( 1. Key Laborat or y of Aut o mobil e Mat eri al s of Mi nist r y of Educati on , Jili n Uni versit y , Changc hun 130025 , Chi na ; 2. Coll ege of Mat erial s Science and Engi neeri ng , Na nli ng Ca mpus , Jili n Universit y , Cha ngchun 130025 , Chi na)