【正文】 扭擺儀。第一種方法采用絲狀或片狀試樣，上端用夾頭固定懸掛，下端附加一慣性臂，用電磁場(chǎng)對(duì)慣性臂進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，然后在其自由擺動(dòng)過(guò)程中采集記錄偏轉(zhuǎn)振幅，用式 (12)四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 可以計(jì)算出阻尼性能。主要包括扭擺法和共振棒法。應(yīng)用于材料阻尼性能研究的方法根據(jù)頻率范圍可分為兩類(lèi)：共振法和亞共振法 [14]，而根據(jù)試樣的振動(dòng)狀態(tài)可分為：自由衰減法與強(qiáng)迫振動(dòng)法。阻尼的測(cè)量應(yīng)根據(jù)應(yīng)用范圍的不同而選擇不同的測(cè)量方法，主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是偏重于材料的理論研究；另一類(lèi)主要偏重于材料工程結(jié)構(gòu)件的阻尼性 能測(cè)量。自上世紀(jì) 40 年代我國(guó)金屬內(nèi)耗研究領(lǐng)域的先驅(qū) —— 葛庭燧先生發(fā)明了扭擺儀后，金屬低頻內(nèi)耗的研究進(jìn)入了快速發(fā)展階段 [12]，我國(guó)也相繼建立了金屬阻尼材料的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) [13]。 上述各表征參量之間在一定的關(guān)系下可以互換。 在有的情況下，例如線(xiàn)性?xún)?nèi)耗或滯彈性?xún)?nèi)耗，在靜力試驗(yàn)中所得的數(shù)據(jù)可以與動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中所得的數(shù)據(jù)相互換算，因而可用靜力試驗(yàn)的方法求得內(nèi)耗。 當(dāng) 振動(dòng)頻率較高（ 1MHz 以上） 時(shí) ， 可從 應(yīng)力波在試樣中傳播時(shí)的衰減系數(shù) 來(lái)表征材料 內(nèi)耗（超聲衰減）。 比阻尼系數(shù) (SDC:Specific Damping Capacity)[3, 10]，或減振系數(shù) ψ， 以振動(dòng)的物體在一個(gè)周期內(nèi)的振動(dòng)能量損失率 ΔW/W 來(lái) 定義，用下式表示： %100%100( % ) 2 2 12 ??????? ?n nn A AAWWSD C ? (14) 式中， W 為振動(dòng)能量， ΔW 為一個(gè)周期 內(nèi)損失的振動(dòng)能量。材料的阻尼 本領(lǐng)越大 ，則 相位差角越大，其 tanθ 也越大，因此可用相位差角及其正切來(lái)表征材料阻尼能力的大小 （見(jiàn) 圖 ） 。 圖 試樣在強(qiáng)迫振動(dòng)中的共振峰示意圖 圖 材料的自由振動(dòng)衰減曲線(xiàn) 當(dāng) 內(nèi)耗較大 并且 振動(dòng)頻率遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的共振頻率 時(shí) ， 可采用 強(qiáng)迫振動(dòng)法測(cè)量應(yīng)變落后于應(yīng)力的相角 θ[10]。 對(duì)數(shù)衰減率 (logarithmic decrement) δ[10]：當(dāng)振動(dòng)激發(fā)到一恒定振幅后，即停止激發(fā)，讓其自由振動(dòng)，由于振動(dòng)能的消耗，振幅逐漸減?。ㄒ?jiàn) 圖 ）。 品質(zhì)因子的倒數(shù) Q1 [10]： rffQ 31 ??? (11) 式中， Δf 是共振振幅一半處的頻率差值 f2f1， fr 是共振頻率。內(nèi)耗的量度法有多種，常根據(jù)測(cè)量方法或振動(dòng)情況的四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 不同而選用不同的量度方法，各個(gè)性能參數(shù)間有一定的關(guān)系，可以互相轉(zhuǎn)換。 圖 各種合金的力學(xué)性能與阻尼性能關(guān)系 [5] 從上面可以看出，各類(lèi)阻尼合金各有優(yōu)勢(shì)，在選擇阻尼合金時(shí)應(yīng)針對(duì)具體的工況環(huán)境和要求來(lái)選取。這一矛盾的存在限制了阻尼合金在工程上的應(yīng)用。 在對(duì)阻尼合金進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)阻尼合金的阻尼性能與結(jié)構(gòu)力學(xué)性能（特別是強(qiáng)度）相對(duì)立。 FeMn 阻尼合金的力學(xué)性能高，但是該類(lèi)合金要在較大應(yīng)變下才能發(fā)揮其減振降噪效果，并且這種合金耐蝕性能較差。例如，鐵磁型阻尼合金對(duì)小應(yīng)變很敏感，在較小的振幅下就能獲得較高的阻尼性能，但是隨著振幅繼續(xù)增大，阻尼性能顯著下降，并且該類(lèi)合金對(duì)形變和外加磁場(chǎng)很敏感。常見(jiàn)的阻尼合金及其類(lèi)別見(jiàn) 表 。按其成分可分為： Fe 基阻尼合金、 Mn 基阻尼合金、 Mg 基阻尼合金等，按其阻尼機(jī)制又可分為：鐵磁型阻尼合金、孿晶型阻尼合金、位錯(cuò)型阻尼合金、馬氏體型阻尼合金 等。 c) 阻尼共振型內(nèi)耗 該種內(nèi)耗與動(dòng)態(tài)型內(nèi)耗相似，與動(dòng)態(tài)型內(nèi)耗的最大區(qū)別是，動(dòng)態(tài)型內(nèi)耗對(duì)溫度很敏感，而阻尼共振型內(nèi)耗對(duì)溫度的依賴(lài)關(guān)系很小。這是由于材料的形變過(guò)程中，應(yīng)力和應(yīng)變不是單值函數(shù)造成。物體出現(xiàn)滯彈性現(xiàn)象是由于外加應(yīng)力改變了物體內(nèi)部的某種平衡狀態(tài)。根據(jù)內(nèi)耗隨頻率和振幅的依賴(lài)關(guān)系，可將內(nèi)耗分為以下三種： 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 圖 應(yīng)力 應(yīng)變回線(xiàn)示意圖 [2] a) 動(dòng)態(tài)滯后型內(nèi)耗 又稱(chēng)為馳豫型（或滯彈性）內(nèi)耗，其顯著特點(diǎn)是內(nèi)耗與頻率和溫度有關(guān)，而與振幅無(wú)關(guān)。 阻尼合金的特點(diǎn)及分類(lèi) 內(nèi)耗 阻尼又稱(chēng)為內(nèi)耗 (internal friction)，即是材料將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能的能力，這是材料的一種內(nèi)秉性能。 減振材料，又稱(chēng)阻尼材料，是具有高內(nèi)耗的一類(lèi)材料，例如：橡膠等一類(lèi)高分子，木材和阻尼合金等。這種減振方式成本較低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但減振范圍受材料 和結(jié)構(gòu)的影響。這種減振方式能較大范圍的消除振動(dòng)，但成本較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 減振降噪手段多種多樣，按減噪方式可分為主動(dòng)降噪和被動(dòng)降噪。為此，各個(gè)國(guó)家相關(guān)部門(mén)頒布了相關(guān)的法律條文和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制噪聲的水平。據(jù)報(bào)道 [1]，針對(duì)火箭、衛(wèi)星失效分析表明，約 2/3 的故障與振動(dòng)和噪聲有關(guān)。 deformation and retreatment. 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 VI 目錄 熱處理工藝對(duì) Mn20Cu5Ni2Fe 阻尼合金組織和性能的影響 .............................. I Effect of heat treatment on microstructures and properties in Mn20Cu5Ni2Fe damping alloy .............................................................................................................III 目錄 ........................................................................................................................... VI 第 1 章 緒論 ............................................................................................................... 1 阻尼合金的特點(diǎn)及分類(lèi) .............................................................................. 1 內(nèi)耗 ................................................................................................... 1 阻尼合金的分類(lèi) ............................................................................... 2 合金阻尼性能的表征及測(cè)試方法 .............................................................. 4 阻尼性能的表征 ............................................................................... 4 阻尼性能測(cè)試方法 ........................................................................... 7 MnCu高阻尼合金國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .......................................................... 9 MnCu 合金的相變 ............................................................................. 9 MnCu 合金的內(nèi)耗特征 ................................................................... 12 合金化 ............................................................................................. 13 熱處理 ............................................................................................. 15 形變對(duì)阻尼性能的影響 ................................................................. 16 MnCu 合金的工程應(yīng)用 .............................................................................. 17 選題意義及研究?jī)?nèi)容 ................................................................................ 18 選題意義 ......................................................................................... 18 本文研究?jī)?nèi)容 ................................................................................. 18 本文技術(shù)路線(xiàn) ................................................................................. 20 第 2 章 實(shí)驗(yàn)材料及方法 ......................................................................................... 21 實(shí)驗(yàn)材料 .................................................................................................... 21 實(shí)驗(yàn)方法 .................................................................................................... 21 熱處理方法 ..................................................................................... 21 阻尼性能測(cè)試 ................................................................................. 21 力學(xué)性能測(cè)試 ................................................................................. 25 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 VII 相變點(diǎn)分析 ..................................................................................... 25 顯微組織分析 ................................................................................. 26 第 3 章 時(shí)效處理對(duì) Mn20Cu5Ni2Fe 合金組織和性能的影響 ......................... 28 引言 ............................................................................................................ 28 時(shí)效處理對(duì)阻尼性能的影響 .................................................................... 28 時(shí)效處理對(duì)室溫力學(xué)性能的影響 ............................................................ 30 時(shí)效處理對(duì)合 金顯微組織結(jié)構(gòu)的影響 .................................................... 32 分析與討論 ................................................................................................ 37 調(diào)幅分解模式 ................................................................................. 37 相變對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響 ...........................................