镁合金阻尼力学行为及减振特性研究

镁合金在使用过程中，表现出的良好减振性能和阻尼可变可控特性，对于航空和汽车工业领域提高产品综合性能具有十分重要的意义。然而，对于镁合金具备的减振性能和阻尼可变可控的特性的研究，目前还基本上停留在定性描述阶段，不能揭示良好减振性能和阻尼可变可控特性的原因；限制了镁合金材料作为减振结构材料的应用。为此，本项目拟重点研究良好减振性能和阻尼可变可控特性的机理，以位错增殖和扩展模式及后续的网络化等力学行为过程引入镁合金的阻尼机理建模为思路，研究其微观组织结构的力学行为，探索应变振幅对材料微观组织的影响；建立微观结构变化及相关特性与阻尼定量关系的阻尼模型；在此基础上对镁合金的减振特性进行研究。具体开展以下5方面工作：位错增殖的力学行为和增殖模式研究；位错网络的空间结构模型和位错微观结构的动力学模型研究；镁合金阻尼模型研究；镁合金阻尼减振特性研究；阻尼测试和减振模型的测试试验与验证。

镁合金具有低密度、高比强度、高比刚度等突出的特点，是一种在汽车和航空产业中具有广阔应用前景的轻量化工程材料，同时镁合金材料还具有较好的减振性能和阻尼可变等特性，镁合金材料的这种特性对其工程应用具有其它材料无可比拟的优势，对于航空和汽车工业领域减重减振以提高产品综合性能具有十分重要的意义。然而，对于镁合金具备的良好的减振性能和阻尼可变的特性，现有的经典的理论模型并不能完全解释其阻尼变化现象，由于缺乏理论依据和工程基础，其阻尼特性没有得到充分的利用。大量的研究表明室温时镁合金的阻尼性能主要是由位错引起的，位错的演化会对其阻尼性能产生显著地影响，为此，本项目基于镁合金材料内部位错在剪切应力作用下的动力学行为及其演化的理论分析和微观的位错形貌的观测，研究了镁合金位错的滑移增殖、运动和网络化的动力学行为演化过程，建立了可动位错数量和密度变化模型，研究和推导了基于镁合金位错的滑移增殖和运动的耗能模型，结合G-L位错钉扎理论模型，研究和推导了循环弯曲变形条件下完整的镁合金的位错阻尼机理模型。然后对镁合金的阻尼性能及其零部件的减振特性进行研究、测试和试验，实验数据验证了镁合金材料的阻尼机理模型，并定量的确定了镁合金材料的阻尼性能和镁合金制零部件在服役条件下的减振性能的优势，并进一步分析了镁合金的阻尼性能优势的发挥的机制。通过项目的开展，建立了循环弯曲变形条件下完整的镁合金的位错阻尼机理模型，全面的揭示了基于位错微观演化动力学过程的镁合金的位错阻尼机制，取得了镁合金材料在特定服役条件下的阻尼性能参数和定量反映镁合金制发动机零部件的减振性能优势的试验数据，为镁合金用于制造发动机零部件奠定了理论和工程基础。