3)位错型阻尼合金
位错型阻尼合金的高阻尼性能是由于位错线的运动以及位错与空位、间隙原子等点缺陷相互作用。其阻尼机制是因为析出物或杂质原子与位错产生相互作用,从而使位错被钉扎,在振动应力达到一定值后,位错会脱离杂质原子或第二相析出物的束缚,由宏观的位移增大而产生静态滞后,从而造成能量的损失 [13、14]。如Mg-Zr;Mg-Si等,其优点是减振效果十分显著,由于密度低而使得一定体积的构件重量小,主要缺点是强度偏低一些,耐腐蚀性和切削加工性都不太理想。
4)孪晶或界面型阻尼合金
孪晶型阻尼合金的高阻尼性能来自于马氏体的相变、孪晶的晶界以及基体相和马氏体相的界面移动。其阻尼机制是外加的振动应力使得热弹性马氏体的孪晶界面移动而造成衰减和静态滞后[15,16],如Mn-Cu、Zn-Al等。关于Mn-Cu系合金,一种看法[16]认为该合金具有高阻尼本领的原因是振动应力使得组织发生一定的变化, 因而耗损能量。在无应力时, 组织为单一γ相;施加一定的应力后,产生形变,形变诱发产生马氏体相变, 针状的马氏体快速向γ相中延伸, 形成孪晶,孪晶根据应力的变化而产生或消失, 在这个过程中, 相界面的摩擦使得应变落后于应力, 从而产生内耗,表现为力学行为上的超弹性。因为该种超弹性是马氏体相变及其逆过程造成的,所以称为相变超弹性。另一看法[16]认为Mn-Cu合金形成孪晶的起因乃“顺磁→反铁磁”的变化使晶体的点阵结构发生强烈的畸变所造成的。孪晶的形成释放了反铁磁转变造成的额外内应力。在周期循环应力的条件下,大量的孪晶的界面原子将会发生重新组合,并产生一定的非弹性应变,从而使外加的振动能以热量的形式散失。Mn-Cu系高阻尼合金的特点是:减振本领较大,与应变振幅存在很小的相关关系,强度较高,耐磨损和耐腐蚀性能比较理想。当锰的含量愈高(大于50%),造成的应变量就愈大;在高温下时效处理的时间愈长,其阻尼本领愈好。但凡是讲究一个度,即这些趋势各有一极限,当越过这一极限时,会产生反效果。另外,这类阻尼合金的有效使用温度较低,只有在低于80℃的温度条件下使用才能保证其性能。但一般来说Mn含量较高的合金的塑性不会好,加工性能也不理想。
5)其他(表面裂纹型)
由于有裂纹的面发生摩擦而造成弹性能的耗损,在材料的里面发生结构衰减,如铝、18-8不锈钢等,在软钢的表面轧出微小的摩擦面也会起到减振的效果。
1。3 内耗 的量度和测量方法
1。3。1 内耗 的量度
内耗有多种表征方法,常常根据测量方法或振动状态的差异使用不同的表征。
1) 自由振动衰减法
内耗最显著的表现是在外力作用下造成的自由振动的振幅逐渐减小。在外力作用下使得振动的振幅到达一定的值,然后去除外力,使其自由衰减,振幅会会逐渐减小。衰减越快,内耗越大[5]。故可用对数衰减率 来衡量材料阻尼的阻尼本领。
式中 为第n次振动的振幅, 为第n+1次振动的振幅。当 很小时
根据 定义可得: (1-3)
该方法测量装置十分简单,便于操作,精确度十分理想,频率涵盖范围广范,缺点是在同一装置上改变频率较为困难。
2) 强迫振动法
试样在外加周期性的应力应力作用下产生振动,如果外加的交变应力的频率与试样的固有频率相等时,就会发生共振,振幅会达到一个最大值;如果外加交变应力的频率偏离试样的固有频率,振幅就会减小,并且偏离程度愈大,振幅愈小 [7]。首先测量出试样在共振时的共振角频率 ,然后将试样振幅降低到最大值的 倍时的角频率,分别为 、 ,代入式(1-4)即可求得内耗 。