论文部分内容阅读
Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12(LLZNO)陶瓷材料具有优异的室温高阻尼特性,其机制起因于晶格中高浓度Li离子经空位弛豫扩散诱导的能量耗散。本论文将主要以LLZNO高阻尼陶瓷作为第二相添加物并与金属Cu复合,采用粉末冶金方法设计和制备高阻尼Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12/Cu(LLZNO/Cu)复合材料,使其不仅具有金属基体的力学特性同时还兼有LLZO陶瓷的高阻尼特性。采用内耗、力学拉伸和显微硬度等测量方法并结合XRD和SEM等微结构分析技术研究了第二相陶瓷含量、热处理温度和热挤压等工艺对复合材料阻尼性能和力学性能的影响,所取得的主要研究结果总结如下: 1.对比研究了1050℃致密化烧结后三种不同陶瓷质量份数(10%、20%和30%)LLZNO/Cu复合材料的阻尼性能与表面硬度,结果表明:(1)复合材料的阻尼性能与陶瓷含量呈典型的线性上升关系,陶瓷含量越大,阻尼性能越高,其中,陶瓷含量为30%时,复合材料的阻尼峰值可高达0.050,比纯Cu阻尼值提高近25倍;(2)复合材料的表面硬度也与阻尼陶瓷是否添加具有密切相关性,陶瓷含量为20%的复合材料的硬度值可从纯Cu试样的59HV提高到约91HV;(3)改变应变振幅测量,复合材料的阻尼性能具有非应变振幅依赖性,即使应变振幅降低至10×10-6时,其阻尼值还能基本保持不变,该低应变-高阻尼敏感特性使其在微振动减震降噪领域具有重要的潜在应用背景。 2.研究了烧结温度对LLZNO/Cu复合材料阻尼与力学性能的影响,发现烧结温度虽对复合材料的阻尼性能无明显影响,但可改善力学性能,其机制主要归因于烧结温度的提高有利于材料致密化、降低孔隙率;当烧结温度达到或高于950℃时,复合材料可兼有较好的拉伸性能和表面硬度,其中,10%陶瓷含量的复合材料的延伸率约为9%,抗拉强度约为61MPa。 3.研究了热挤压对LLZNO/Cu复合材料阻尼与力学性能的影响,发现热挤压同样可提高复合材料的致密度并优化力学性能,热挤压后复合材料的致密度可高于96%;其中,10%陶瓷含量复合材料的抗拉强度可由29MPa提高到40MPa;30%陶瓷含量的复合材料热挤压后对应的硬度值由24HV提高到88HV。但对于阻尼性能,热挤压在一定程度上降低复合材料的阻尼值,在后续研究中还需进一步优化材料制备工艺。