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Mn-Cu合金、Zn-Al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:
(1)密度低。现有的金属结构材料中,镁合金密度最小,纯镁的密度为1。74g/cm3,而镁合金因合金成分的差异,通常在1。75-1。90g/cm3范围内,大约为铝合金的64%,锌合金的27%,钢的23%[10,11]。其比强度较其他合金要高,比刚度则大致相同,但远高于非金属阻尼材料;
(2)减振性能好。镁合金弹性模量较低,受力时容易产生较大的弹性变形。这一特点使结构件在受力时应力分布更加均匀,可有效避免过高的应力集中,在受冲击载荷和机械振动时也能够吸收较多的能量。其次,镁合金还具有很高的阻尼容量,这些均有利于减振降噪,延长零件的使用周期;论文网
(3) 传热性和电磁屏蔽性好,因此被广泛应用于电子产品中。
(4)切削加工性能好。镁合金切削阻力较小,可以高速切削实现机械加工,并且加工尺寸精度高。
(5)高温和常温下塑性都较好,因此可以用塑性加工的方式获得各种规格的型材。
(6)镁合金具有良好的铸造性能,除砂型铸造外,几乎所有铸造工艺都适用于镁合金铸造。
(7)镁的化学性质活泼,在空气中容易被氧化,而且生成的氧化膜疏松,所以镁合金必须在专门的熔剂覆盖下或保护气氛中熔炼,加工车间和制粉车间也要特别注意防火。