Sn元素对Mn-44Cu-1.5Al阻尼合金相变机制的影响

Mn-Cu合金是一种特殊的金属功能材料,能够依靠相界及孪晶界的相对运动耗散振动能量,实现结构的减振降噪。合金元素是影响Mn-Cu合金相变的主要因素之一,但合金元素Sn对合金相变机制的报道却很少。本文以Mn-44Cu-1.5Al以及Mn-43Cu-1.5Al-1Sn阻尼合金为研究对象,通过扫描电镜(SEM)分析了两种合金的成分分布特征;利用电子背散射衍射(EBSD)分析了合金内相的分布情况;利用X射线衍射(XRD)分析了合金的相结构差异;通过多功能内耗仪测试了两种合金的相变点,阻尼性能及其不同激振频率下合金的动态力学谱。结果表明,由于Sn的添加,合金的阻尼性能从0.0142提高至0.055(扭转振幅为2×10^(-4))。其根本原因是Sn元素一方面将合金的马氏体(fct)相变点提高了60.3℃,使合金中的fct相转变量显著增加,从而有效提高了合金组织的相界面积;另一方面,固溶的Sn元素降低了孪晶激活能,增强了合金的孪晶弛豫行为,且相比于0Sn合金,在5~10 Hz范围内1Sn合金的激活能降低了42.71%。此外,由于Sn的原子半径较大,Sn元素进入基体时会提高晶格畸变度从而更有利于马氏体的生成,这使得马氏体相主要分布在晶界附近的富Sn区。研究将有助于理解合金化在Mn-Cu合金阻尼机制中的重要作用。