阻尼镁合金的研究与应用综述

供稿|张士卫 / ZHANG Shi-wei

内容导读

镁具有高的导热导电性、电磁屏蔽性、无磁性和无毒性等特点，是具有高阻尼性能和低密度的工程结构材料。随着航空、航天、建筑、汽车等振动和噪声较为严重的行业对轻质、高强、高阻尼结构材料需求日益增加，阻尼镁合金材料必将成为镁合金研究开发的重要发展方向之一。文章对阻尼镁合金的研究现状和应用进展以及发展趋势进行了综述，重点介绍了Mg-Zr、Mg-Ni、Mg-Cu、Mg-Al、Mg-Zn、Mg-Si、Mg-Li、Mg-RE、镁基复合材料、多孔镁系阻尼镁合金。文章分析指出：镁合金的阻尼机制主要是位错机制，除了刃位错之外，还应加强研究螺位错对阻尼机理的影响；通过添加新的增强相和合金元素从根本上解决阻尼性能和力学性能的矛盾，使设计出的产品外形结构适合减振降噪也是值得关注的一个新方向。

阻尼材料是依靠材料本身的高阻尼特性达到减振降噪的目的。常用阻尼材料包括黏弹性阻尼材料、高阻尼合金和阻尼复合材料等。高阻尼合金的阻尼性能比一般金属材料大得多，具有金属材料的强度和其他力学性能，可直接用于制造承受振动的结构件，而不用附加其他减振措施。高阻尼合金的制造工艺简单，是一种积极有效的阻尼技术。目前，已经成功开发了以镍、镁、铜、锌、铝和铁等为基的各种阻尼合金并投入使用，如用于制造舰船螺旋桨的锰铜基Sonoston阻尼合金和用于汽车发动机缸盖、皮带轮的锌铝阻尼合金等[1]。

随着工业和交通业的不断发展，振动和噪声已成为3大公害之一，减振降噪和改善人机工作环境已经成为十分严重的问题。高阻尼合金的开发及应用正是从材料角度达到减振降噪的有效措施之一。在所有的金属结构材料中，镁合金因具有优良的阻尼性能和低密度而备受关注，纯镁的阻尼衰减系数是铸铁的5倍，是铝合金的12倍。然而高阻尼镁合金的力学性能较差，难以满足结构材料的应用需求，如ZK01合金的室温屈服强度仅为50～60 MPa。为此，高强度阻尼镁合金的开发成为阻尼材料研究的一个重要方向。研究表明纯镁、Mg-0.6 Zr、Mg-Ni等合金具有优异的阻尼性能，当外加应力达到铸态纯镁屈服强度的1/10时，其比阻尼SDC达到60%，远高于高阻尼金属(SDC＞10%)的标准[2]。

阻尼镁合金概述

阻尼合金是一类极具商业应用前景的合金，已在航空、航天、船舶、汽车、铁路、电器等工业中得到应用。在电器行业，随着科技的进步和电器产品要求的提高，现有的阻尼合金难以满足市场需求，迫切需要开发性能更佳的阻尼合金。镁基阻尼合金作为一种兼具良好阻尼性能和减重性能的合金具有较为广泛的应用前景。

相比于其他金属材料，镁在阻尼减振领域的最大优势在于其优异的阻尼性能。但镁合金绝对强度偏低导致其不能得到大规模工业应用。镁及其合金的阻尼机制属于位错阻尼机制，而传统的材料强韧化工艺如合金化和塑性变形等都不可避免会导致位错和晶界的运动受阻。如何对阻尼镁合金的力学性能与阻尼性能进行平衡优化已成为当下重要的研究方向。

材料的阻尼性能具有减少振动、降低噪音和提高疲劳性能的作用，在动态应用中对其有严格的要求。现代高科技的发展要求材料具有良好的阻尼减振降噪能力[3]。目前航空、航天上常用的结构材料，如铝合金、钛合金和钢等，其阻尼性能较差(品质因数倒数Q-1＜＜10-2)，导致一些零件出现振动疲劳裂纹和仪器仪表工作失灵，威胁运行的可靠性和寿命。火箭、卫星失效分析表明约2/3的故障和振动、噪音有关。

20世纪70年代，日本学者Sugimoto开发出Mg-13%Ni系阻尼镁合金，其强度和内耗都比较优良。MCM(Mg-Cu-Mn)系合金是近年来开发出来的新型高强度高阻尼镁合金，具有优良的铸造性、耐蚀性和切削性。

阻尼镁合金的阻尼机理

阻尼是指材料在机械振动中将外部机械能转化为内部内能达到耗散机械振动能的现象。由于测试技术的不同，材料的阻尼值可用比阻尼系数(SDC)、对数减缩量δ、损耗角正切(tanφ)以及品质因数倒数(Q-1)等来表征。

镁及镁合金通过内部位错线的往复运动将外加机械能转化为其他形式的能量，从而降低机械振动对结构件的不利作用。学术界一般认为Granato等人构建的位错钉扎-脱钉模型可以较合理解释位错阻尼材料的阻尼行为。该理论认为镁合金中的点缺陷和各种合金组织会对位错线的自由运动产生钉扎作用，限制位错的运动。在外加载荷作用下，位错线会在弱钉扎点周围做来回运动，消耗部分能量；而随着外加载荷作用的增强，位错线会挣脱限制，形成较长的位错线，在强钉扎点的限制下运动，位错线可以在更大范围内运动从而耗散更多的能量[4]。

晶体材料的阻尼机制可分为四类：热弹性阻尼、磁阻尼、黏性阻尼和缺陷阻尼。纯镁及其合金阻尼性能主要来源于位错，属于缺陷阻尼，缺陷阻尼可以进一步细化为两种类型：(1)低应力下与振幅无关而与频率有关的共振型内耗；(2)高应力下与振幅有关而与频率无关的静滞后型内耗。金属阻尼材料的阻尼机制主要有以下几种：位错型、孪晶型、铁磁型、超塑性型、复相型、混合型[5]。

阻尼行为的影响因素

影响材料阻尼行为的因素有很多，内部因素主要包括合金成分、晶粒尺寸、晶粒取向、热处理工艺和冷加工变形量等。外部因素主要包括应变振幅、测量温度、频率等。通过改善合金的微观组织，控制影响合金阻尼性能的因素，可以达到提高合金阻尼性能的目的。其中，对合金元素添加种类、晶界取向及晶粒尺寸的控制尤为重要。

由G-L理论可知镁合金的阻尼性能主要与合金中位错和杂质原子的密度及形态有密切关系。而合金元素、变形工艺、热处理、晶粒尺寸和取向以及各种增强相的添加等对位错和杂质原子的密度及形态都有很大的影响，因而也影响到了镁合金的阻尼性能。

阻尼镁合金的强化机制

阻尼镁合金的强化机制有固溶强化、析出(沉淀)强化、弥散强化、细晶强化、形变强化等。

阻尼镁合金的研究现状

国外学者对材料的阻尼性能，尤其是镁合金的阻尼性能研究起步较早，并取得了显著进展。在高阻尼镁合金方面，主要通过合金化方法来提高镁合金强度或阻尼性能。

镁合金阻尼性能影响的原因比较多，目前学术界主要将其归结为内部因素(合金元素、杂质缺陷、空洞等)和外部因素(性能调控技术、测试环境等)两部分。(1)合金元素。Zr、Cu、Mn这些元素在镁中具有固溶度小、细晶能力强、凝固时能形成稳定第二相等性质，可以达到兼顾、平衡合金的力学性能和阻尼性能的效果。(2)热处理和成形工艺。热处理工艺可以显著改善镁合金的整体性能表现，常见的热处理技术有退火、固溶和时效处理等。塑性变形也是镁合金性能改善的技术手段之一。对于镁而言，锻造、热挤压或轧制等塑性变形工艺都能有效增强合金性能。

近年来，随着汽车、电子以及航空领域对降低产品自重、能耗和减振降噪性能要求的提高，高性能阻尼合金成为人们研究的热点。镁基阻尼合金及其复合材料具有其他合金不可比拟的高比强度、高电磁屏蔽性、易切削加工、抗辐射、易回收等突出优点，因此，日益受到国内外材料学者的关注，研究进展迅速。目前，阻尼镁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镁合金为基体，通过添加增强体获得更高阻尼性能的镁基复合材料和应用于生物领域的多孔镁材料的阻尼性能研究也取得了较大的进展[6]。

镁合金的阻尼性能比纯镁要低，这是因为合金元素溶入基体金属中会使基体的晶格发生畸变，畸变所产生的应力场与位错周围的弹性应力场交互作用，使合金元素的原子聚集到位错线附近形成所谓“气团”，位错运动时必须克服气团的钉扎作用，因而需要很大的切应力。此外，由于合金元素的钉扎作用会使位错线变弯，使得位错中的可动位错密度和有效位错长度降低，从而降低合金的阻尼性能。目前国内外研究的阻尼镁合金体系很多，大致可划分为镁基二元阻尼合金、镁基三元阻尼合金、镁基多元阻尼合金。常用的镁基三元系阻尼合金有Mg-Zr-X、Mg-Cu-Mn、Mg-Li-Al等。

Mg-Zr系阻尼镁合金

Mg-Zr系阻尼合金是传统的镁基阻尼合金，主要用于航空、航天、国防等尖端领域。自K1X1-F(含Zr量为0.6%)阻尼合金及其改进型合金K1-A问世以来，其优异的阻尼性能、良好的铸造性能、细小的晶粒度、高的液态流动性和塑性、高的抗腐蚀性能和良好的焊接性吸引了越来越多学者的关注。2006年，纪仁峰等的研究表明，Mg-0.6Zr中添加0.3%Ca后，材料内耗Q-1由0.13降为0.11，而抗拉强度则由142.8 MPa提高到163.8 MPa，延伸率由8.5%提高到10.8%，强度和塑性得到较大提高。

Mg-Zr系阻尼合金是最早研究和开发出来的高阻尼镁合金，早在20世纪60年代，美国研制成功的KIA(Mg-0.7%Zr系)阻尼镁合金，其阻尼性能不仅远高于常用的铝合金，甚至比灰铸铁还高，并且还具有良好的机械性能(σb达175 MPa、σ0.2达60 MPa)，可用于导弹制导部位的外壳、仪表底板、陀螺罗盘等航天产品中，以减小导弹发射时的激烈振动。同时在运输业中，也可以作为减振降噪材料使用。Mg-Zr系阻尼合金是目前应用最多、最广泛的高阻尼镁合金材料。

20世纪80年代中叶，我国提出了一种新型Mg-Zr系高阻尼ZMJD-1S的合金，该合金具有优良的阻尼性能(阻尼指数SDC＞40%)、良好的切削性能和机械性能，合金各项性能指标接近前苏联牌号Mци，成本却低于牌号Mци。

Mg-Zr合金的阻尼机理主要是位错阻尼，可由G-L的位错钉扎模型解释。晶体中位错被一些可以脱开的点缺陷(如杂质原子、空位等)钉扎，在外加交变应力作用下位错段像弦一样“弓出”作往复运动，在运动过程中要克服阻尼力，因而产生内耗[7]。

Mg-Ni系阻尼镁合金

Mg-Ni系是另一重要的阻尼镁合金系，研究人员发现要保证阻尼性能往往要牺牲其耐蚀性。最近对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，发现其耐蚀性与超过临界应变之后阻尼性能均随Mn含量的增加而增强[8]。这为今后改善Mg-Ni系阻尼合金固有的低耐蚀性提供了一个新的思路。

瑞典R. Schaller研究了定向凝固Mg-Ni合金的阻尼性能和力学性能，Mg-Ni合金的力学性能随着Ni含量的增加而提高，阻尼性能却出现一定程度的下降，但阻尼性能的下降程度较力学性能提高的程度要轻。Mg-10%Ni合金和Mg-15%Ni合金的力学性能与AZ63(Mg-6%A1-3%Zn)相当，但阻尼能力(Q-1≈0.007)却是AZ63的30倍[8]。

作为高阻尼合金材料的Mg-Ni系阻尼合金是亚共晶Mg-Ni合金，由于Mg-Ni合金耐蚀性欠佳，限制了其更为广泛的应用。日本大阪大学Sugimoto等在1977年首先发现Mg-Ni亚共晶合金具有高的阻尼特性和良好的机械性能，成功开发了Mg-13%Ni系阻尼合金[8]。Sugimoto等还提出了两点制备新型高阻尼镁合金的条件：(1)尽可能选用在镁中固溶度小的合金元素来制备阻尼合金；(2)镁合金组织为树枝状或球状的，并且晶粒尺寸要大于10 μm[8]。

Mg-Cu系阻尼镁合金

Mg-Cu-Mn合金系是20世纪末才被研发出来的高阻尼镁合金系。西山胜广研究认为：当Cu含量增加至3.0%时，Mg-Cu合金的阻尼性能随Cu含量的增加而缓慢降低。但当Cu含量超过3.0%时，内耗迅速降低，而强度却增大[8]。2003年，Nishiyama等用粉末冶金法制备了CM31合金，发现Mn的加入改善了合金的减振性能，比阻尼达60%，远远超过AZ91镁合金的35%，抗拉强度高达290 MPa[8]。

Mg-Al系阻尼镁合金

J. Göken通过反挤压和等静挤压，研究了不同微观组织对AZ31、AZ61和AZ80镁合金阻尼性能的影响[9]。在铸态下，合金的阻尼与应变振幅有关，并随固溶原子的增多而下降。变形使晶粒细化，提高了力学性能，同时合金的阻尼下降比较严重。这是由于晶粒尺寸减小导致晶界上强钉扎点之间位错段长度减小，从而减小合金阻尼。固溶处理后的AZ31、AZ61和AZ81合金，时效时间短时，其阻尼值随含铝量增加而减小。由于时效析出Mg17Al12第二相及第二相与位错的交互作用，含铝量高的合金得到强化。AZ31、AZ61、AZ81合金的阻尼行为均可由G-L位错模型来解释[9]。

Mg-Al系合金是目前商业上应用最为广泛的镁合金，该系合金以AZ91D为代表，具有良好的减振性能，室温下振动频率为5～8 Hz时的减振性能比110OH18铝合金高近2倍，比60钢淬火+回火态高近4倍，而且减震性能随材料晶界和Mg17Al12相的增多而增大，现在多用于制造汽车及摩托车的减速器盖、座椅架、车轮、扶手、仪表盘等工件。近年来对AZ系列合金改进是提高镁合金应用发展的一条有效的途径。

Mg-Zn系阻尼镁合金

ZK60(MB15)是工业变形镁合金中强度最高、综合性能最好、应用最广泛的结构合金。国内外有较多关于ZK60高强度变形镁合金组织和力学性能的报导，但作为阻尼合金研究的报道较少。张小农在研究镁基复合材料阻尼机制时，发现在300℃时，MB15合金出现了由相变引起的阻尼峰，且阻尼峰的位置不随频率的改变而改变[9]。

Mg-Si系阻尼镁合金

1988年，大连海运学院关德林等首先采用定向凝固的方法制备出新型的高阻尼Mg-Si二元阻尼合金。研究表明Mg-1.34%Si和Mg-2%Si合金具备良好的阻尼性能和力学性能，关德林等分析认为Si在Mg中极小的溶解度不会影响纯镁的阻尼性能，而具有较高强度的Mg2Si相可以有效改善合金的力学性能[9]。Nishiyama等在1994年也对Mg-Si二元合金的阻尼和力学性能有所报道[9]。

Mg-Li系阻尼镁合金

超轻合金Mg-Li系合金较之其他系镁合金，其伸长率有大幅度提高。其中Mg-11Li-3Al合金的抗拉强度达到138 MPa，伸长率可以高达45%。但随着Li含量的增加，伸长率虽明显提高，但合金的抗拉强度同时降低。该系合金具有良好的阻尼性能，但受到Li含量、温度和频率的影响。研究表明：温度升高合金阻尼相应提高；频率对Mg-Li合金的室温阻尼和高温阻尼影响是不同的，在较低的温度下，合金的高频阻尼大于低频阻尼，但当温度升高到一定值后，低频阻尼明显增大，最终超过高频阻尼。该系中的Mg-8Li-1Al合金的室温阻尼达到0.01，属于高阻尼合金。室温下的阻尼机制主要是位错阻尼，当温度升高到一定值后，除了位错阻尼的贡献外，还有相界和晶界阻尼的贡献，而且随Li含量的增加，阻尼性能也随着增强[10]。

Mg-RE系阻尼镁合金

RE的加入降低了合金室温下的阻尼性能，但却能显著提高镁合金在高温下(120℃)的阻尼性能，在ZA84镁合金中加入1.0%RE，该合金的阻尼性能最强。研究还表明RE促进了Al、Zn原子向基体中的扩散，钉扎了位错，降低了合金的位错阻尼；RE也细化了晶粒，增大了界面阻尼。位错阻尼与界面阻尼叠加的结果决定了镁合金在高温下的宏观阻尼行为。

镁基复合材料的阻尼性能

在纯镁或镁合金中添加增强体可以改善基体的阻尼性能。这是由于增强体与基体热膨胀系数不匹配，从而在界面及近界面处产生的热错配残余应力使基体发生塑性流变，产生高密度位错，引起位错强化，从而提高阻尼性能。目前，添加的增强体主要有SiC颗粒、Al2O3颗粒、石墨纤维等。

镁基复合材料阻尼性能的研究目前主要包括测试条件、增强体类型、数量和热处理对镁基复合材料阻尼性能的影响以及镁基复合材料的阻尼机制。镁合金基复合材料的阻尼性能与增强相本身的阻尼值关系不大，而增强相与基体间的界面对阻尼的贡献很大程度上决定了复合材料阻尼性能。研究表明，复合材料中多种阻尼机制共同作用，如相变、滑移系增加和晶界阻尼等。增强相的加入对纯镁或镁合金基的复合材料阻尼性能的影响在于增强相的取向、基体的内应力、钉扎物的分布等方面。对镁基复合材料来讲，主要可以用位错阻尼和晶界阻尼来解释。

从材料的内部组织变化引起的阻尼行为出发，镁合金及其复合材料的阻尼机制可分为热弹性阻尼、黏性阻尼、缺陷阻尼等。在镁合金中，缺陷阻尼占主导地位，缺陷包括：点缺陷(空位和无序)、线缺陷(位错)、面缺陷(晶界和相界)、体缺陷(微孔和微裂纹)等。

相对于镁合金来说，对镁基复合材料的阻尼性能的研究相对较多。复合材料在大多数情况下具有比基体合金材料稍好的阻尼性能，这可归因于第二相的加入增加了基体中的位错密度等晶体缺陷、第二相本身有更好的阻尼性能以及两相结合界面吸收振动能量等因素。现今对镁基阻尼复合材料所进行的研究中，一般选择本身阻尼性能很好的纯Mg、Mg-Zr作为基体，把它们与常用的增强体，如碳化硅颗粒、硅酸铝短纤维、短切碳纤维、碳化硅晶须、硼酸铝晶须、Al2O3颗粒碳、石墨纤维等复合制成复合材料。在此类复合材料中，碳或石墨纤维起增加强度和刚度的作用，阻尼性能则由基体金属提供。镁基复合材料由于所使用的基体、增强相以及制备方法的不同，其阻尼性能相差较大，但总体阻尼性能要好于镁合金，并且可以获得机械性能与阻尼性能的优良综合效果[11]。

多孔镁的阻尼性能

多孔镁是一种轻质高阻尼材料，具有密度小、孔隙率高和比表面积大等特点，减震能力良好。根据贾莉蓓等人的研究，多孔镁的阻尼性能随孔隙率增加或孔径减小而明显提高。这是由于多孔镁本身宏观组织的不均匀性使其加载时处于一种复杂的应力应变状态，同时孔壁周围出现局部应力集中，导致位错密度增加，阻尼性能改善[11]。Xie等人的研究表明，含有莲孔状的多孔镁振动阻尼性能优于无孔镁，这是由于孔洞的存在激发了高频下的共振，可以有效减缓外来冲击[11]。

目前国内外一些发明专利中也提到了不少高阻尼镁合金。Zheng等人研制出了一种高强高阻尼锻造镁合金，该合金为Mg-Si-Cu合金，具有很高的强度和阻尼性能且制造成本低廉，作者在其专利中声称该合金已成功解决了镁合金机械性能和阻尼性能之间的矛盾[11]。Wang等人提出了一种双重增强的Mg-Zn-Re合金，其中稀土元素包括La、Ce、Pr、Nd等。该合金具有较平衡的机械性能和阻尼性能，且有足够的耐高温能力[11]。

为获得高强度高减振性能镁合金，须选用满足下列条件的合金元素：(1)在镁中的固溶度很小；(2)有晶粒细化效果；(3)能形成具有应力集中效应大的球状或树枝状铸造组织；(4)耐蚀性不低于传统合金。合金化方法虽可保证镁高阻尼特性，并改善力学性能，但合金强度还是偏低。

高阻尼镁合金的重要研究方向之一是引入新的阻尼增强机制。在材料结构功能一体化阻尼技术方面，以具有重要工程应用前景的轻质、高阻尼镁合金为基体材料，采用表面处理的SiC颗粒、石墨纤维等无机微纳米粒子作为增强物，通过多阻尼机制的叠加，获得兼具高阻尼、高强度的阻尼结构一体化材料，将是未来高阻尼镁合金材料的重要方向。

阻尼镁合金的应用进展

近年来，随着科技的发展，人们对减振降噪技术的需要越来越迫切。在国防工业中，火箭、卫星失效分析结果表明，约2/3的故障与振动和噪音有关。众多传统的高阻尼金属材料，例如Mn-Cu合金、灰铸铁、Zn-Al合金等，由于密度大、耐热性差等原因，在航空航天中应用受到很大限制。橡胶和高分子材料的阻尼性能虽然很好，但其强度低、耐热和抗老化等性能差，应用范围也受到很大的限制。因此，航空航天领域目前需要一种强度较高、耐热性和抗老化性较好的金属阻尼材料，以适应日益迫切的减重降噪需求。

随着全球环境和资源问题日益加剧，由于镁合金具有质量轻，高阻尼等诸多优点，在汽车、电子领域的应用可以大大降低噪音和能耗，因此镁合金将在未来的结构材料中占据重要地位。在航空航天工业，阻尼镁合金可用作火箭导弹和喷气式飞机等的控制盘、导航仪等精密仪器及发动机罩、军用飞机的机尾罩、空速管等；在航海工业，阻尼镁合金可用作舰船发动机的旋转部件、潜艇的螺旋桨等；在汽车工业，阻尼镁合金可用作汽车车体、刹车装置、发动机转动部分、变速箱和空气净化器等；在建筑工业，阻尼镁合金可用作装饰材料；在家电行业，阻尼合金可用作防噪音罩等[12]。

与其他高阻尼合金相比，镁及镁合金还具有比重低、较高的比强度和比刚度、优良的电磁屏蔽性等优点，在资源匮乏和能源日益短缺的今天，受到人们的高度关注，作为结构和功能元件已越来越多的应用于航空、航天、汽车、电子等行业，并收到良好的效果。

高阻尼镁合金的开发和应用是防振减噪的有效措施之一。纯镁及其合金的阻尼机制属于缺陷阻尼的位错阻尼，其内耗可以分为阻尼共振型和静滞后型两类。工程上应用的高阻尼主要是利用与振幅有关，与频率无关的静滞后型。目前主要通过合金化、变形工艺改性、对现有高强镁合金进行改性等方法开发高强度阻尼镁合金。在镁合金中添加Zr、Ni、Mn、Cu、Si、Ca、La、Nd等元素可形成不同阻尼镁合金，其中较为典型的有Mg-Zr系、Mg-Ni系和Mg-Cu-Mn系镁合金。近年来许多研究都表明镁合金的LPSO结构在提高强度的同时，能够提高合金的阻尼性能。

阻尼镁合金的发展趋势

镁基复合材料因增强物而引入新的阻尼机制，应该是今后镁基阻尼材料重要研究的领域。采用高阻尼的金属基体、通过加入高阻尼的增强物以及设计并制备高阻尼的界面层是获得高阻尼金属基复合材料的3种有效途径。在材料结构功能一体化阻尼技术方面，采用表面处理的无机微纳米粒子作为增强物，以镁合金为基体与合适的黏弹性材料复合，发展密度小同时又集结构与阻尼功能于一体的复合材料将是未来高阻尼镁基材料的重要方向。

泡沫金属材料是新近发展起来的一种新型高阻尼合金，它既保留了金属的强度特性，同时又具有类似于泡沫塑料的高阻尼性能。阻尼性能一般高出块体材料的5～10倍，具有99%的吸声能力，20世纪90年代国内外就已有研究发现不同发泡程度对金属铝的阻尼性能的影响。

近几年来，随着汽车工业和电子工业以及航空航天产品的迅速发展，对降低产品重量，减少能源消耗和减振降噪性等都提出了更迫切的要求。因此，对镁合金阻尼性能及其机理的研究也不断深入。阻尼性能和力学性能是相互矛盾的，提高阻尼性能往往意味着牺牲力学性能。而高阻尼合金作为结构功能一体化的新材料，能否在实际中应用取决于材料的阻尼性能与力学性能的综合。从镁合金的阻尼机理我们不难看出，目前位错机制仍是纯镁及镁合金主要的阻尼机制，但位错除了刃位错之外，还有螺位错，而螺位错对阻尼机理的影响尚未清楚，如何找到最优位错以使阻尼性能最好值得探讨。通过添加新的增强相和合金元素引入除位错阻尼外新的阻尼机制，从而从根本上解决阻尼性能和力学性能这对矛盾，将是未来高性能阻尼镁合金材料研究的重要方向。另外对产品外形结构与阻尼性能的关系进行研究，使设计出的产品外形结构适合减振降噪也是值得关注的一个新方向[13]。

摄影 高 龑

结束语

随着航空、航天、汽车、建筑等振动和噪声较为严重的行业对轻质、高强、高阻尼结构材料需求量的日益加大，阻尼镁合金材料必将成为镁合金研究开发的重要发展方向之一。