变振幅行为，可见在测量范围内，它 们的阻尼都几乎与应变振幅无关。复 合材料的阻尼比合金有一定的提高， 且这种提高随颗粒含量的增加而更加 显著，但它们的室温阻尼性能都仍较 低，如Ｖｐ＝２６％的复台材料，其阻尼 性能Ｑ“仅为０．００３５。 图２是颗粒含量为１５％的ＳｉＣ／ ＬＹｌ２复合材料的阻尼一温度行为，图 中示出了在三个频率下的测量结果， 可见，随温度的升高，复合材料的阻 尼性能迅速增加，并且低频下增加的 效果更大。
３３３
结果，与式（４）相符合。 颗粒增强铝基复合材料的中温阻尼峰现象是首次观察到，分析它的形成原因，作者 认为它可能是由复合材料中位错在该温度下热和应力的激活而产生的。Ｔｅｕｔｏｎｎｃｏ［“３认 为位错不仅可以在较大的应力作用下发生脱钉运动，形成由应变振幅决定的阻尼峰，而 且位错也可以在热激活下发生脱钉运动，形成温度决定的阻尼峰。图５和图６的测量结 果表雕『，此铝基复合材料的中温阻尼峰发生的温度区间（１５０～２１０℃）和激活能 （１．２６ｅＶ），与Ｎ６“”在纯铝中观察到的Ｐ。峰吻合，Ｐ。峰出现在约４５Ｋ（，＝１Ｈｚ）、激活 能为１，２ｅＶ，他们的研究认为Ｐ。峰是纯铝中自由位错的滑移机制产生的。因此，有理由 认为，此颗粒增强铝基复合材料的阻尼峰是由复合材料基体中较多数量的位错在热和应 力的作用下激活，位错线产生脱钉运动形成的。由于铝合金中不存在位错的大量集ｃ扣现 象，因此铝合金中没有此阻尼峰。
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Ｑ叫一Ｑ。叫＋Ｑｒ＿１
（１）
其中：
Ｑ。１一ｃ。譬ｅｘ一（－譬）
Ｑ，１＝Ｃ。ｐｆ２／ｂ２
㈤
（３）
这里Ｃ。、Ｃ。和Ｃ，是由材料决定的物理常数；Ｐ和ｂ是材料中的位错密度和柏氏矢量；ｅ和 ，是振动时的应变振幅和频率。 从图ｌ可见，铝台金和铝基复合材料的阻尼都表现为与应变振幅无关，因此，这是 位错弛豫型的阻尼。由式（３），材料中的位错密度增加能提高这种阻尼Ｑ厂１。铝基复合材 料因基体铝合金与增强物颗粒的热膨胀系数不同，在复台材料的制备过程中会在界面附 近的基体中产生大量的位错，这已被大量的研究结果所证实”】。由于复合材料中位错密度 大大增加，这使得其位错弛豫阻尼大于铝合金．并且这种效果随颗粒含量增加而增加。 颗粒与基体的结合界面是复合材料特有的阻尼源。界面阻尼是界面在外加应力的作 用下发生相对的微滑移现象，从而消耗振动能力产生阻尼”１。通常，金属基复合材料的界 面结合是十分牢固的，室温阻尼测量时的应力不能使界面发生滑移，但随温度的升高，复 合材料的界面结合将逐渐减弱，界面滑移随温度的升高而加剧。由于界面在复合材料中 所占的比例十分巨大，界面将在高温下成为复合材料的主要阻尼源。关于弱结合界面的 界面滑移阻尼（Ｑｉ＿１），Ｌｅｄｅｒｍａｎ引入了一个计算方法”…：
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５结论
（１）无论在室温还是在高温，复合材料的阻尼性能都优于铝合金，并且随增强物含量 增加，复合材料的阻尼性能增加更大。 （２）位错阻尼和界面阻尼是提高复合材料阻尼性能的主要原因。 ３）首次观察到颗粒增强铝基复合材料的中温阻尼峰现象，认为它是由位错在热和应 力的激活下运动产生的。 参考文献
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ｏｆ ｔｈｅｓｅ
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ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｒｅｉｎｆｏｒｅｅｄ ＡＩ ａｌｌｏｙ ｂｏｔｈ
ｉｎｃｒｅａｓｅ
３实验结果
图１是两个不同颗粒含量的Ａｌ：ｏ。／ＬＤ２复合材料与ＬＤ２铝合金在室温时的阻尼一应
３３０
Ｓｔｒａｉｎ
Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ
ｃ
图１
ＡＩ：Ｏ，／ＬＤ２复合材料与ＬＤ２铝合金的阻尼一应变振幅行为比较（／＝ｌＨｚ，Ｔ＝２０＂Ｃｊ
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（ｏＣ） 图２ ＳｉＣ／ＬＹｌ２复合材料的阻尼一温度行为（Ｖ，一１５ｖｏｌ“，Ｅ摹７×１０＿）
２实验方法
分别采用碳化硅（约１０ｔ－ｔｍ）和氧化铝（约２０／＊ｍ）两种陶瓷颗粒为增强物，以ＬＹｌ２ 和ＬＤ２铝合金为基体，制备ＳｉＣ／ＬＹｌ２和Ａｌ。Ｏ。／ＬＤ２两种复合材料。采用搅拌帱造的方 法，在特制的真空搅拌炉中将颗粒加入熔融的铝合金中．以一定的速度搅拌使之在铝台 金中分散均匀，然后在铸模中冷却得到一定体积的复合材料铸锭，最后将铸锭在犬蛩压 机上挤压为十１４ｍｍ×２５０ｍｍ３的圆棒状型材，从上面切取长为６０ｒａｍ×４ｍｍ×ｌｍｍ’的 阻尼性能测试试样品。利用多功能内耗仪研究铝合金及其复合材料的阻尼性能（Ｑ～‘）。多 功能内耗仪是一种垒自动的倒扭摆仪，在真空状态下以强迫振动方式测量，测量时应变 振幅（￡）为１０“～１０～，频率（，）为０．１～５Ｈｚ，温度＜７’）从２０℃到４００℃。
３３１
。
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凸
囤３
ＳＩＣ／ＬＹｌ２复合材料与ＬＹｌ２铝合金的阻尼一 温度行为比较（，＝ｌＨｚ，ｅ一７×１０－５）
图３比较了不同颗粒含量的 ＳｉＣ／ＬＹｌ２复合材料与ＬＹｌ２铝合 金的阻尼一温度行为，发现颗粒含量 越多，复合材料的高温阻尼性能就 越好。该图还显示出复合材料在约 １６０。Ｃ处的中等温度范围有一个阻 尼峰现象，这个阻尼峰在高颗粒含 量的复合材料中较显著。 图４比较了不同颗粒含量的 Ａｌ。Ｏ。／ＬＤ２复合材料与ＬＤ２铝合 金的阻尼一温度行为，发现与ＳｉＣ／
Ｊｉａｏ
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Ｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００３０）
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Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（ｏＣ） 图５ ＳｉＣ／ＬＹｌ２复合材料的阻尼一温度行为（“牟３０ｖｏｌ％，￡一７×１０＿５） 。．：一
颗粒增强铝基复合材料中的中 温阻尼峰是首次观察到，为研究形 成该峰的可能机制，通过变频方法 测量了阻尼峰十分显著的高颗粒含 量（ｎ＝３０％）的ＳｉＣ／ＬＹｌ２复合材 料，图５所示。发现该峰出现的温 度具有随频率增加而向高温侧移动 的特性。由于出现阻尼峰应满足 Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ关系，作其阻尼峰温度 与对应频率的Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ图，如图 ６，计算得该阻尼峰的激活能为：Ｈ，
Ｑ，。；Ｃ，ｕｋＶ。 （４）
其中：常数ｃ；ａ，ｒ／２，卢是陶瓷颗粒与金属基体之间的界面摩擦系数，ｋ一４／％是界面处 径向应力集中系数，ｙ，是颗粒的体积含量。 图３和图４的测量结果表明，温度升高，颗粒增强铝基复合材料的阻尼远大于铝合 金，并且颗粒含量增加，复合材料的阻尼更大，这是界面数量随颗粒含量增加而增加的
＝：１．２６ｅＶ。
３３２
１０００／Ｔ（Ｋ‘１） 图６ ＳｉＣ／ＬＹｌ２复合材料的阻尼峰一温度的 Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ圈（ｙ，＝３０％）
４讨论
以上的测量结果说明颗粒增强铝基复合材料的阻尼性能，无论在室温还是在高温下 都优于铝合金，并且颗粒的加入量越多．复合材料的阻尼性能就越好。颗粒增强铝基复 合材料的阻尼强烈地依赖于环境的温度，在室温时它们都还较小，且与应变振幅无关，而 在较高温度下复合材料的阻尼可达到十分高的水平，远大于基体合金的阻尼值。研究认 为这种增加有两个主要的来源，即位错阻尼和界面阻尼。 位错是金属材料中重要的阻尼源。按照Ｇ—Ｉ。理论‘“．位错阻尼是晶体中位错线在外 加应力的作用下产生弛豫或脱钉运动产生的。位错弛豫是指位错在位错线上的钉扎点间 共振运动，从而消耗振动能量产生阻尼；位错脱钉是指位错从位错线上的弱钉扎点上挣 脱出来而仍被强钉扎点限制，这个脱钉过程可消耗较多的振动能量，产生较大的阻尼。位 错弛豫阻尼表现为与频率相关而与应变振幅无关，而位错脱钉阻尼表现为与频率无关，由 应变振幅决定。即材料阻尼Ｑ１包括由应变振幅决定的阻尼＠１和由频率决定的Ｑ，。两 部分：
１引言
将陶瓷颗粒作为增强物加入到铝合金中制备的颗粒增强铝基复合材料，可提高铝台 金的刚度和强度、增加耐磨性、降低热膨胀系数等，因此，颗粒增强铝基复合材料被认 为具有较好的应用潜力。在动态结构应用中要求构件具有减小振动和嗓音的本领，对材 料的阻尼性能有特别的要求。为扩展颗粒增强铝基复合材料的动态应用领域。研究它们 的阻尼性能是必需的。虽然已有一些研究报道了铝基复合材料的阻尼性能口“】，但由于复 合体系的不同、制备工艺的差别、测量条件的不一致，对铝基复合材料的阻尼行为仍缺 少清晰的了解，本文研究颗粒增强铝合金复合材料的阻尼行为。