鎂具有高的導熱導電性、電磁屏蔽性、無磁性和無毒性等特點，是具有高阻尼性能和低密度的工程結構材料。隨著航空、航天、建筑、汽車等振動和噪聲較為嚴重的行業(yè)對輕質、高強、高阻尼結構材料需求日益增加，阻尼鎂合金材料必將成為鎂合金研究開發(fā)的重要發(fā)展方向之一。文章對阻尼鎂合金的研究現(xiàn)狀和應用進展以及發(fā)展趨勢進行了綜述，重點介紹了Mg-Zr、Mg-Ni、Mg-Cu、Mg-Al、Mg-Zn、Mg-Si、Mg-Li、Mg-RE、鎂基復合材料、多孔鎂系阻尼鎂合金。文章分析指出：鎂合金的阻尼機制主要是位錯機制，除了刃位錯之外，還應加強研究螺位錯對阻尼機理的影響；通過添加新的增強相和合金元素從根本上解決阻尼性能和力學性能的矛盾，使設計出的產品外形結構適合減振降噪也是值得關注的一個新方向。

阻尼材料是依靠材料本身的高阻尼特性達到減振降噪的目的。常用阻尼材料包括黏彈性阻尼材料、高阻尼合金和阻尼復合材料等。高阻尼合金的阻尼性能比一般金屬材料大得多，具有金屬材料的強度和其他力學性能，可直接用于制造承受振動的結構件，而不用附加其他減振措施。高阻尼合金的制造工藝簡單，是一種積極有效的阻尼技術。目前，已經成功開發(fā)了以鎳、鎂、銅、鋅、鋁和鐵等為基的各種阻尼合金并投入使用，如用于制造艦船螺旋槳的錳銅基Sonoston阻尼合金和用于汽車發(fā)動機缸蓋、皮帶輪的鋅鋁阻尼合金等[1]。

隨著工業(yè)和交通業(yè)的不斷發(fā)展，振動和噪聲已成為３大公害之一，減振降噪和改善人機工作環(huán)境已經成為十分嚴重的問題。高阻尼合金的開發(fā)及應用正是從材料角度達到減振降噪的有效措施之一。在所有的金屬結構材料中，鎂合金因具有優(yōu)良的阻尼性能和低密度而備受關注，純鎂的阻尼衰減系數(shù)是鑄鐵的5倍，是鋁合金的12倍。然而高阻尼鎂合金的力學性能較差，難以滿足結構材料的應用需求，如ZK01合金的室溫屈服強度僅為50~60 MPa。為此，高強度阻尼鎂合金的開發(fā)成為阻尼材料研究的一個重要方向。研究表明純鎂、Mg-0.6 Zr、Mg-Ni等合金具有優(yōu)異的阻尼性能，當外加應力達到鑄態(tài)純鎂屈服強度的1/10時，其比阻尼SDC達到60%，遠高于高阻尼金屬(SDC>10%)的標準[2]。

阻尼鎂合金概述

阻尼合金是一類極具商業(yè)應用前景的合金，已在航空、航天、船舶、汽車、鐵路、電器等工業(yè)中得到應用。在電器行業(yè)，隨著科技的進步和電器產品要求的提高，現(xiàn)有的阻尼合金難以滿足市場需求，迫切需要開發(fā)性能更佳的阻尼合金。鎂基阻尼合金作為一種兼具良好阻尼性能和減重性能的合金具有較為廣泛的應用前景。

相比于其他金屬材料，鎂在阻尼減振領域的最大優(yōu)勢在于其優(yōu)異的阻尼性能。但鎂合金絕對強度偏低導致其不能得到大規(guī)模工業(yè)應用。鎂及其合金的阻尼機制屬于位錯阻尼機制，而傳統(tǒng)的材料強韌化工藝如合金化和塑性變形等都不可避免會導致位錯和晶界的運動受阻。如何對阻尼鎂合金的力學性能與阻尼性能進行平衡優(yōu)化已成為當下重要的研究方向。

材料的阻尼性能具有減少振動、降低噪音和提高疲勞性能的作用，在動態(tài)應用中對其有嚴格的要求。現(xiàn)代高科技的發(fā)展要求材料具有良好的阻尼減振降噪能力[3]。目前航空、航天上常用的結構材料，如鋁合金、鈦合金和鋼等，其阻尼性能較差(品質因數(shù)倒數(shù)Q–1<<10–2)，導致一些零件出現(xiàn)振動疲勞裂紋和儀器儀表工作失靈，威脅運行的可靠性和壽命?；鸺?、衛(wèi)星失效分析表明約2/3的故障和振動、噪音有關。

20世紀70年代，日本學者Sugimoto開發(fā)出Mg-13%Ni系阻尼鎂合金，其強度和內耗都比較優(yōu)良。MCM(Mg-Cu-Mn)系合金是近年來開發(fā)出來的新型高強度高阻尼鎂合金，具有優(yōu)良的鑄造性、耐蝕性和切削性。

阻尼鎂合金的阻尼機理

阻尼是指材料在機械振動中將外部機械能轉化為內部內能達到耗散機械振動能的現(xiàn)象。由于測試技術的不同，材料的阻尼值可用比阻尼系數(shù)(SDC)、對數(shù)減縮量δ、損耗角正切(tanφ)以及品質因數(shù)倒數(shù)(Q–1)等來表征。

鎂及鎂合金通過內部位錯線的往復運動將外加機械能轉化為其他形式的能量，從而降低機械振動對結構件的不利作用。學術界一般認為Granato等人構建的位錯釘扎-脫釘模型可以較合理解釋位錯阻尼材料的阻尼行為。該理論認為鎂合金中的點缺陷和各種合金組織會對位錯線的自由運動產生釘扎作用，限制位錯的運動。在外加載荷作用下，位錯線會在弱釘扎點周圍做來回運動，消耗部分能量；而隨著外加載荷作用的增強，位錯線會掙脫限制，形成較長的位錯線，在強釘扎點的限制下運動，位錯線可以在更大范圍內運動從而耗散更多的能量[4]。

晶體材料的阻尼機制可分為四類：熱彈性阻尼、磁阻尼、黏性阻尼和缺陷阻尼。純鎂及其合金阻尼性能主要來源于位錯，屬于缺陷阻尼，缺陷阻尼可以進一步細化為兩種類型：(1)低應力下與振幅無關而與頻率有關的共振型內耗；(2)高應力下與振幅有關而與頻率無關的靜滯后型內耗。金屬阻尼材料的阻尼機制主要有以下幾種：位錯型、孿晶型、鐵磁型、超塑性型、復相型、混合型[5]。

阻尼行為的影響因素

影響材料阻尼行為的因素有很多，內部因素主要包括合金成分、晶粒尺寸、晶粒取向、熱處理工藝和冷加工變形量等。外部因素主要包括應變振幅、測量溫度、頻率等。通過改善合金的微觀組織，控制影響合金阻尼性能的因素，可以達到提高合金阻尼性能的目的。其中，對合金元素添加種類、晶界取向及晶粒尺寸的控制尤為重要。

由G-L理論可知鎂合金的阻尼性能主要與合金中位錯和雜質原子的密度及形態(tài)有密切關系。而合金元素、變形工藝、熱處理、晶粒尺寸和取向以及各種增強相的添加等對位錯和雜質原子的密度及形態(tài)都有很大的影響，因而也影響到了鎂合金的阻尼性能。

阻尼鎂合金的強化機制

阻尼鎂合金的強化機制有固溶強化、析出(沉淀)強化、彌散強化、細晶強化、形變強化等。

阻尼鎂合金的研究現(xiàn)狀

國外學者對材料的阻尼性能，尤其是鎂合金的阻尼性能研究起步較早，并取得了顯著進展。在高阻尼鎂合金方面，主要通過合金化方法來提高鎂合金強度或阻尼性能。

鎂合金阻尼性能影響的原因比較多，目前學術界主要將其歸結為內部因素(合金元素、雜質缺陷、空洞等)和外部因素(性能調控技術、測試環(huán)境等)兩部分。(1)合金元素。Zr、Cu、Mn這些元素在鎂中具有固溶度小、細晶能力強、凝固時能形成穩(wěn)定第二相等性質，可以達到兼顧、平衡合金的力學性能和阻尼性能的效果。(2)熱處理和成形工藝。熱處理工藝可以顯著改善鎂合金的整體性能表現(xiàn)，常見的熱處理技術有退火、固溶和時效處理等。塑性變形也是鎂合金性能改善的技術手段之一。對于鎂而言，鍛造、熱擠壓或軋制等塑性變形工藝都能有效增強合金性能。

近年來，隨著汽車、電子以及航空領域對降低產品自重、能耗和減振降噪性能要求的提高，高性能阻尼合金成為人們研究的熱點。鎂基阻尼合金及其復合材料具有其他合金不可比擬的高比強度、高電磁屏蔽性、易切削加工、抗輻射、易回收等突出優(yōu)點，因此，日益受到國內外材料學者的關注，研究進展迅速。目前，阻尼鎂合金的研究主要集中在Mg-Zr、Mg-Ni等二元合金系，以及Mg-Cu-Mn等三元系合金。另外，以具有良好阻尼性能的鎂合金為基體，通過添加增強體獲得更高阻尼性能的鎂基復合材料和應用于生物領域的多孔鎂材料的阻尼性能研究也取得了較大的進展[6]。

鎂合金的阻尼性能比純鎂要低，這是因為合金元素溶入基體金屬中會使基體的晶格發(fā)生畸變，畸變所產生的應力場與位錯周圍的彈性應力場交互作用，使合金元素的原子聚集到位錯線附近形成所謂“氣團”，位錯運動時必須克服氣團的釘扎作用，因而需要很大的切應力。此外，由于合金元素的釘扎作用會使位錯線變彎，使得位錯中的可動位錯密度和有效位錯長度降低，從而降低合金的阻尼性能。目前國內外研究的阻尼鎂合金體系很多，大致可劃分為鎂基二元阻尼合金、鎂基三元阻尼合金、鎂基多元阻尼合金。常用的鎂基三元系阻尼合金有Mg-Zr-X、Mg-Cu-Mn、Mg-Li-Al等。

Mg-Zr系阻尼鎂合金

Mg-Zr系阻尼合金是傳統(tǒng)的鎂基阻尼合金，主要用于航空、航天、國防等尖端領域。自K1X1-F(含Zr量為0.6%)阻尼合金及其改進型合金K1-A問世以來，其優(yōu)異的阻尼性能、良好的鑄造性能、細小的晶粒度、高的液態(tài)流動性和塑性、高的抗腐蝕性能和良好的焊接性吸引了越來越多學者的關注。2006年，紀仁峰等的研究表明，Mg-0.6Zr中添加0.3%Ca后，材料內耗Q–1由0.13降為0.11，而抗拉強度則由142.8 MPa提高到163.8 MPa，延伸率由8.5%提高到10.8%，強度和塑性得到較大提高。

Mg-Zr系阻尼合金是最早研究和開發(fā)出來的高阻尼鎂合金，早在20世紀60年代，美國研制成功的KI-A(Mg-0.7%Zr系)阻尼鎂合金，其阻尼性能不僅遠高于常用的鋁合金，甚至比灰鑄鐵還高，并且還具有良好的機械性能(σb達175 MPa、σ0.2達60 MPa)，可用于導彈制導部位的外殼、儀表底板、陀螺羅盤等航天產品中，以減小導彈發(fā)射時的激烈振動。同時在運輸業(yè)中，也可以作為減振降噪材料使用。Mg-Zr系阻尼合金是目前應用最多、最廣泛的高阻尼鎂合金材料。

20世紀80年代中葉，我國提出了一種新型Mg-Zr系高阻尼ZMJD-1S的合金，該合金具有優(yōu)良的阻尼性能(阻尼指數(shù)SDC>40%)、良好的切削性能和機械性能，合金各項性能指標接近前蘇聯(lián)牌號Mци，成本卻低于牌號Mци。

Mg-Zr合金的阻尼機理主要是位錯阻尼，可由G-L的位錯釘扎模型解釋。晶體中位錯被一些可以脫開的點缺陷(如雜質原子、空位等)釘扎，在外加交變應力作用下位錯段像弦一樣“弓出”作往復運動，在運動過程中要克服阻尼力，因而產生內耗[7]。

Mg-Ni系阻尼鎂合金

Mg-Ni系是另一重要的阻尼鎂合金系，研究人員發(fā)現(xiàn)要保證阻尼性能往往要犧牲其耐蝕性。最近對Mg-Ni系合金的研究又有新的突破，Wan等在Mg-3Ni中添加不同含量的Mn之后，發(fā)現(xiàn)其耐蝕性與超過臨界應變之后阻尼性能均隨Mn含量的增加而增強[8]。這為今后改善Mg-Ni系阻尼合金固有的低耐蝕性提供了一個新的思路。

瑞典R.Schaller研究了定向凝固Mg-Ni合金的阻尼性能和力學性能，Mg-Ni合金的力學性能隨著Ni含量的增加而提高，阻尼性能卻出現(xiàn)一定程度的下降，但阻尼性能的下降程度較力學性能提高的程度要輕。Mg-10%Ni合金和Mg-15%Ni合金的力學性能與AZ63(Mg-6%A1-3%Zn)相當，但阻尼能力(Q–1≈0.007)卻是AZ63的30倍[8]。

作為高阻尼合金材料的Mg-Ni系阻尼合金是亞共晶Mg-Ni合金，由于Mg-Ni合金耐蝕性欠佳，限制了其更為廣泛的應用。日本大阪大學Sugimoto等在1977年首先發(fā)現(xiàn)Mg-Ni亞共晶合金具有高的阻尼特性和良好的機械性能，成功開發(fā)了Mg-13%Ni系阻尼合金[8]。Sugimoto等還提出了兩點制備新型高阻尼鎂合金的條件：(1)盡可能選用在鎂中固溶度小的合金元素來制備阻尼合金；(2)鎂合金組織為樹枝狀或球狀的，并且晶粒尺寸要大于10 μm[8]。

Mg-Cu系阻尼鎂合金

Mg-Cu-Mn合金系是20世紀末才被研發(fā)出來的高阻尼鎂合金系。西山勝廣研究認為：當Cu含量增加至3.0%時，Mg-Cu合金的阻尼性能隨Cu含量的增加而緩慢降低。但當Cu含量超過3.0%時，內耗迅速降低，而強度卻增大[8]。2003年，Nishiyama等用粉末冶金法制備了CM31合金，發(fā)現(xiàn)Mn的加入改善了合金的減振性能，比阻尼達60%，遠遠超過AZ91鎂合金的35%，抗拉強度高達290 MPa[8]。

Mg-Al系阻尼鎂合金

J. G?ken通過反擠壓和等靜擠壓，研究了不同微觀組織對AZ31、AZ61和AZ80鎂合金阻尼性能的影響[9]。在鑄態(tài)下，合金的阻尼與應變振幅有關，并隨固溶原子的增多而下降。變形使晶粒細化，提高了力學性能，同時合金的阻尼下降比較嚴重。這是由于晶粒尺寸減小導致晶界上強釘扎點之間位錯段長度減小，從而減小合金阻尼。固溶處理后的AZ31、AZ61和AZ81合金，時效時間短時，其阻尼值隨含鋁量增加而減小。由于時效析出Mg17Al12第二相及第二相與位錯的交互作用，含鋁量高的合金得到強化。AZ31、AZ61、AZ81合金的阻尼行為均可由G-L位錯模型來解釋[9]。

Mg-Al系合金是目前商業(yè)上應用最為廣泛的鎂合金，該系合金以AZ91D為代表，具有良好的減振性能，室溫下振動頻率為5~8 Hz時的減振性能比110OH18鋁合金高近2倍，比60鋼淬火+回火態(tài)高近4倍，而且減震性能隨材料晶界和Mg17Al12相的增多而增大，現(xiàn)在多用于制造汽車及摩托車的減速器蓋、座椅架、車輪、扶手、儀表盤等工件。近年來對AZ系列合金改進是提高鎂合金應用發(fā)展的一條有效的途徑。

Mg-Zn系阻尼鎂合金

ZK60(MB15)是工業(yè)變形鎂合金中強度最高、綜合性能最好、應用最廣泛的結構合金。國內外有較多關于ZK60高強度變形鎂合金組織和力學性能的報導，但作為阻尼合金研究的報道較少。張小農在研究鎂基復合材料阻尼機制時，發(fā)現(xiàn)在300℃時，MB15合金出現(xiàn)了由相變引起的阻尼峰，且阻尼峰的位置不隨頻率的改變而改變[9]。

Mg-Si系阻尼鎂合金

1988年，大連海運學院關德林等首先采用定向凝固的方法制備出新型的高阻尼Mg-Si二元阻尼合金。研究表明Mg-1.34%Si和Mg-2%Si合金具備良好的阻尼性能和力學性能，關德林等分析認為Si在Mg中極小的溶解度不會影響純鎂的阻尼性能，而具有較高強度的Mg2Si相可以有效改善合金的力學性能[9]。Nishiyama等在1994年也對Mg-Si二元合金的阻尼和力學性能有所報道[9]。

Mg-Li系阻尼鎂合金

超輕合金Mg-Li系合金較之其他系鎂合金，其伸長率有大幅度提高。其中Mg-11Li-3Al合金的抗拉強度達到138 MPa，伸長率可以高達45%。但隨著Li含量的增加，伸長率雖明顯提高，但合金的抗拉強度同時降低。該系合金具有良好的阻尼性能，但受到Li含量、溫度和頻率的影響。研究表明：溫度升高合金阻尼相應提高；頻率對Mg-Li合金的室溫阻尼和高溫阻尼影響是不同的，在較低的溫度下，合金的高頻阻尼大于低頻阻尼，但當溫度升高到一定值后，低頻阻尼明顯增大，最終超過高頻阻尼。該系中的Mg-8Li-1Al合金的室溫阻尼達到0.01，屬于高阻尼合金。室溫下的阻尼機制主要是位錯阻尼，當溫度升高到一定值后，除了位錯阻尼的貢獻外，還有相界和晶界阻尼的貢獻，而且隨Li含量的增加，阻尼性能也隨著增強[10]。

Mg-RE系阻尼鎂合金

RE的加入降低了合金室溫下的阻尼性能，但卻能顯著提高鎂合金在高溫下(120℃)的阻尼性能，在ZA84鎂合金中加入1.0%RE，該合金的阻尼性能最強。研究還表明RE促進了Al、Zn原子向基體中的擴散，釘扎了位錯，降低了合金的位錯阻尼；RE也細化了晶粒，增大了界面阻尼。位錯阻尼與界面阻尼疊加的結果決定了鎂合金在高溫下的宏觀阻尼行為。

鎂基復合材料的阻尼性能

在純鎂或鎂合金中添加增強體可以改善基體的阻尼性能。這是由于增強體與基體熱膨脹系數(shù)不匹配，從而在界面及近界面處產生的熱錯配殘余應力使基體發(fā)生塑性流變，產生高密度位錯，引起位錯強化，從而提高阻尼性能。目前，添加的增強體主要有SiC顆粒、Al2O3顆粒、石墨纖維等。

鎂基復合材料阻尼性能的研究目前主要包括測試條件、增強體類型、數(shù)量和熱處理對鎂基復合材料阻尼性能的影響以及鎂基復合材料的阻尼機制。鎂合金基復合材料的阻尼性能與增強相本身的阻尼值關系不大，而增強相與基體間的界面對阻尼的貢獻很大程度上決定了復合材料阻尼性能。研究表明，復合材料中多種阻尼機制共同作用，如相變、滑移系增加和晶界阻尼等。增強相的加入對純鎂或鎂合金基的復合材料阻尼性能的影響在于增強相的取向、基體的內應力、釘扎物的分布等方面。對鎂基復合材料來講，主要可以用位錯阻尼和晶界阻尼來解釋。

從材料的內部組織變化引起的阻尼行為出發(fā)，鎂合金及其復合材料的阻尼機制可分為熱彈性阻尼、黏性阻尼、缺陷阻尼等。在鎂合金中，缺陷阻尼占主導地位，缺陷包括：點缺陷(空位和無序)、線缺陷(位錯)、面缺陷(晶界和相界)、體缺陷(微孔和微裂紋)等。

相對于鎂合金來說，對鎂基復合材料的阻尼性能的研究相對較多。復合材料在大多數(shù)情況下具有比基體合金材料稍好的阻尼性能，這可歸因于第二相的加入增加了基體中的位錯密度等晶體缺陷、第二相本身有更好的阻尼性能以及兩相結合界面吸收振動能量等因素?，F(xiàn)今對鎂基阻尼復合材料所進行的研究中，一般選擇本身阻尼性能很好的純Mg、Mg-Zr作為基體，把它們與常用的增強體，如碳化硅顆粒、硅酸鋁短纖維、短切碳纖維、碳化硅晶須、硼酸鋁晶須、Al2O3顆粒碳、石墨纖維等復合制成復合材料。在此類復合材料中，碳或石墨纖維起增加強度和剛度的作用，阻尼性能則由基體金屬提供。鎂基復合材料由于所使用的基體、增強相以及制備方法的不同，其阻尼性能相差較大，但總體阻尼性能要好于鎂合金，并且可以獲得機械性能與阻尼性能的優(yōu)良綜合效果[11]。

多孔鎂的阻尼性能

多孔鎂是一種輕質高阻尼材料，具有密度小、孔隙率高和比表面積大等特點，減震能力良好。根據賈莉蓓等人的研究，多孔鎂的阻尼性能隨孔隙率增加或孔徑減小而明顯提高。這是由于多孔鎂本身宏觀組織的不均勻性使其加載時處于一種復雜的應力應變狀態(tài)，同時孔壁周圍出現(xiàn)局部應力集中，導致位錯密度增加，阻尼性能改善[11]。Xie等人的研究表明，含有蓮孔狀的多孔鎂振動阻尼性能優(yōu)于無孔鎂，這是由于孔洞的存在激發(fā)了高頻下的共振，可以有效減緩外來沖擊[11]。

目前國內外一些發(fā)明專利中也提到了不少高阻尼鎂合金。Zheng等人研制出了一種高強高阻尼鍛造鎂合金，該合金為Mg-Si-Cu合金，具有很高的強度和阻尼性能且制造成本低廉，作者在其專利中聲稱該合金已成功解決了鎂合金機械性能和阻尼性能之間的矛盾[11]。Wang等人提出了一種雙重增強的Mg-Zn-Re合金，其中稀土元素包括La、Ce、Pr、Nd等。該合金具有較平衡的機械性能和阻尼性能，且有足夠的耐高溫能力[11]。

為獲得高強度高減振性能鎂合金，須選用滿足下列條件的合金元素：(1)在鎂中的固溶度很小；(2)有晶粒細化效果；(3)能形成具有應力集中效應大的球狀或樹枝狀鑄造組織；(4)耐蝕性不低于傳統(tǒng)合金。合金化方法雖可保證鎂高阻尼特性，并改善力學性能，但合金強度還是偏低。

高阻尼鎂合金的重要研究方向之一是引入新的阻尼增強機制。在材料結構功能一體化阻尼技術方面，以具有重要工程應用前景的輕質、高阻尼鎂合金為基體材料，采用表面處理的SiC顆粒、石墨纖維等無機微納米粒子作為增強物，通過多阻尼機制的疊加，獲得兼具高阻尼、高強度的阻尼結構一體化材料，將是未來高阻尼鎂合金材料的重要方向。

阻尼鎂合金的應用進展

近年來，隨著科技的發(fā)展，人們對減振降噪技術的需要越來越迫切。在國防工業(yè)中，火箭、衛(wèi)星失效分析結果表明，約2/3的故障與振動和噪音有關。眾多傳統(tǒng)的高阻尼金屬材料，例如Mn-Cu合金、灰鑄鐵、Zn-Al合金等，由于密度大、耐熱性差等原因，在航空航天中應用受到很大限制。橡膠和高分子材料的阻尼性能雖然很好，但其強度低、耐熱和抗老化等性能差，應用范圍也受到很大的限制。因此，航空航天領域目前需要一種強度較高、耐熱性和抗老化性較好的金屬阻尼材料，以適應日益迫切的減重降噪需求。

隨著全球環(huán)境和資源問題日益加劇，由于鎂合金具有質量輕，高阻尼等諸多優(yōu)點，在汽車、電子領域的應用可以大大降低噪音和能耗，因此鎂合金將在未來的結構材料中占據重要地位。在航空航天工業(yè)，阻尼鎂合金可用作火箭導彈和噴氣式飛機等的控制盤、導航儀等精密儀器及發(fā)動機罩、軍用飛機的機尾罩、空速管等；在航海工業(yè)，阻尼鎂合金可用作艦船發(fā)動機的旋轉部件、潛艇的螺旋槳等；在汽車工業(yè)，阻尼鎂合金可用作汽車車體、剎車裝置、發(fā)動機轉動部分、變速箱和空氣凈化器等；在建筑工業(yè)，阻尼鎂合金可用作裝飾材料；在家電行業(yè)，阻尼合金可用作防噪音罩等[12]。

與其他高阻尼合金相比，鎂及鎂合金還具有比重低、較高的比強度和比剛度、優(yōu)良的電磁屏蔽性等優(yōu)點，在資源匱乏和能源日益短缺的今天，受到人們的高度關注，作為結構和功能元件已越來越多的應用于航空、航天、汽車、電子等行業(yè)，并收到良好的效果。

高阻尼鎂合金的開發(fā)和應用是防振減噪的有效措施之一。純鎂及其合金的阻尼機制屬于缺陷阻尼的位錯阻尼，其內耗可以分為阻尼共振型和靜滯后型兩類。工程上應用的高阻尼主要是利用與振幅有關，與頻率無關的靜滯后型。目前主要通過合金化、變形工藝改性、對現(xiàn)有高強鎂合金進行改性等方法開發(fā)高強度阻尼鎂合金。在鎂合金中添加Zr、Ni、Mn、Cu、Si、Ca、La、Nd等元素可形成不同阻尼鎂合金，其中較為典型的有Mg-Zr系、Mg-Ni系和Mg-Cu-Mn系鎂合金。近年來許多研究都表明鎂合金的LPSO結構在提高強度的同時，能夠提高合金的阻尼性能。

阻尼鎂合金的發(fā)展趨勢

鎂基復合材料因增強物而引入新的阻尼機制，應該是今后鎂基阻尼材料重要研究的領域。采用高阻尼的金屬基體、通過加入高阻尼的增強物以及設計并制備高阻尼的界面層是獲得高阻尼金屬基復合材料的3種有效途徑。在材料結構功能一體化阻尼技術方面，采用表面處理的無機微納米粒子作為增強物，以鎂合金為基體與合適的黏彈性材料復合，發(fā)展密度小同時又集結構與阻尼功能于一體的復合材料將是未來高阻尼鎂基材料的重要方向。

泡沫金屬材料是新近發(fā)展起來的一種新型高阻尼合金，它既保留了金屬的強度特性，同時又具有類似于泡沫塑料的高阻尼性能。阻尼性能一般高出塊體材料的5~10倍，具有99%的吸聲能力，20世紀90年代國內外就已有研究發(fā)現(xiàn)不同發(fā)泡程度對金屬鋁的阻尼性能的影響。

近幾年來，隨著汽車工業(yè)和電子工業(yè)以及航空航天產品的迅速發(fā)展，對降低產品重量，減少能源消耗和減振降噪性等都提出了更迫切的要求。因此，對鎂合金阻尼性能及其機理的研究也不斷深入。阻尼性能和力學性能是相互矛盾的，提高阻尼性能往往意味著犧牲力學性能。而高阻尼合金作為結構功能一體化的新材料，能否在實際中應用取決于材料的阻尼性能與力學性能的綜合。從鎂合金的阻尼機理我們不難看出，目前位錯機制仍是純鎂及鎂合金主要的阻尼機制，但位錯除了刃位錯之外，還有螺位錯，而螺位錯對阻尼機理的影響尚未清楚，如何找到最優(yōu)位錯以使阻尼性能最好值得探討。通過添加新的增強相和合金元素引入除位錯阻尼外新的阻尼機制，從而從根本上解決阻尼性能和力學性能這對矛盾，將是未來高性能阻尼鎂合金材料研究的重要方向。另外對產品外形結構與阻尼性能的關系進行研究，使設計出的產品外形結構適合減振降噪也是值得關注的一個新方向[13]。

結束語

隨著航空、航天、汽車、建筑等振動和噪聲較為嚴重的行業(yè)對輕質、高強、高阻尼結構材料需求量的日益加大，阻尼鎂合金材料必將成為鎂合金研究開發(fā)的重要發(fā)展方向之一。

文章來源——金屬世界