阻尼减振是以动力学和材料科学为基础的一门综合性技术，是工程结构或构件减振降噪的有效手段。为了更好地提高结构材料的阻尼减振能力，要在高阻尼结构材料的基础理论和制备工艺上实现新的突破。本文系统地介绍了Zn-27Al合金的铸造、变质和固溶时效处理工艺；详细分析了不同工艺下的微观组织结构的特点；在微观分析的基础上重点研究了Zn-27Al合金的阻尼机理；对Zn-27Al合金的力学性能和阻尼性能进行分析测定，在保证材料具有良好的综合力学性能的基础上，较大地提高合金的阻尼性能；对试验数据进行分析拟合导出反应金阻尼值与温度、频率的关系式；在研究微观机理的基础上，从微观层次首次给出定量计算合金阻尼值的近似表达式；对Zn-27Al高阻尼合金构件进行振动试验分析和有限元模态分析。本文的主要研究工作如下： 1．基于对力学性能和阻尼性能的综合考虑，自制了Zn-27Al铸态合金，通过控制凝固参数和铸造工艺，很好地控制了铸态合金的成分和组织。对合金的凝固过程进行了深入分析，对凝固组织进行了研究。 2．在Zn-27Al合金中加入微量钛和稀土元素进行变质处理，分析了变质后合金的微观组织结构发生的变化以及对合金的性能的影响，对各种微量元素的变质细化机理进行了研究。 3．Zn-27Al合金经过稀土和钛变质后，进一步进行了350℃保温1小时后水淬的固溶处理，并长时间室温时效。热处理能消除合金铸造产生的非平衡网状共晶体，消除成分偏析，使组织均匀化。水淬时，冷速大，单相固溶体保留至室温，在随后的自然时效过程中，析出细粒状的α和η相，且相界面为可动非共格界面。从而能够进一步提高合金的阻尼性能。 4．对铸态和变质固溶时效处理后的Zn-27Al合金的力学和阻尼性能进行比较，深入研究变质固溶时效后合金阻尼性能提高的微观组织影响因素。根据实验结果，研究了合金的阻尼性能对环境因素(温度、频率和振幅)的敏感性：Zn-27Al合金的阻尼性能随温度的升高而增大；随着频率的增大而减小；不随振幅的变化而变化，温度和频率对变质固溶时效后合金阻尼性能的影响更为突出。 5．对铸态和变质固溶时效后Zn-27Al合金的阻尼值进行拟合分析，给出合第日页西南交通大学博士研究生学位论文 金阻尼值随温度、频率变化的拟合公式，比较合金阻尼值拟合计算结果与 试验结果，表明所给出拟合公式是合理的。并由此公式可计算出材料在工 作温度范围内任一温度和频率下的阻尼值。6.Zn-27AI合金属于复相型阻尼合金，通过对Zn一27AI合金微观组织的分析 和对合金阻尼特性的研究，提出了变质固溶时效处理提高合金阻尼的微观 机理。zn一27AI合金的力学阻尼(内耗)是一种线性滞弹性弛豫的动滞后型 阻尼，其耗能机制是由于晶界和相界的粘滞性滑动，以及Q相的局部微塑 性变形。因而，合金的内耗值大小主要决定于界面的可动性及可动界面的 面积。上述微观机理充分揭示了变质固溶时效后的Zn一27AI合金由于组织 细化及非共格可动界面的增多，使合金阻尼大大提高的原因。7.采用透射电镜，在研究高阻尼Zn一27AI合金微观机理的基础上，从微观 层次首次给出定量计算材料内耗值的近似表达式，与实验结果的比较表明 了该表达式的适用性。8.论文进行了不同材料简单结构件的减振性能研究。把铸态、变质固溶时效 Zn一27AI合金以及常用普通A3钢加工成简单结构件，从有限元分析和试验测 试两个方面对比研究了三种材料结构件在实际振动条件下的减振性，对此分 析表明:(l)用Zn一27AI合金加工成结构件，其减振性能远远大于工程上常用 的普通A3钢。经过变质固溶时效处理后的Zn一27AI合金结构件，其结构件减 振性能更好。(2)用实验测试和有限元分析两种方法对不同材料结构件进行 减振分析，二者所得结构件的固有基频值与阻尼值基本是一致的。说明通过 计算模型对阻尼材料结构件进行减振分析是可行的。(3)通过对三种材料阻 尼值与相应材料结构件振动试验所测阻尼值比较，说明高阻尼材料的材料阻 尼性能在结构阻尼中占重要比例。因此采用高阻尼材料以及提高材料的阻尼 性能对提高结构减振性有重要意义。关键词:高阻尼Zn一27AI合金;铸造;变质;固溶时效;内耗;阻尼机理;结构件:模态分析