氧化锆相变增强Al-35%Zn合金高阻尼性能及其在振动抑制领域的应用研究

本综述系统阐述了通过氧化锆（YSZ）纳米颗粒相变机制提升Al-Zn合金阻尼性能的创新策略。研究利用应力诱导ZrO2从四方相（T）向单斜相（M）的转变（Transformation）增强能量耗散，并通过热处理优化界面滑移（α/η界面）、位错运动（Dislocation motion）等机制，为航空航天与精密机械领域轻量化高阻尼金属基复合材料（MMC）设计提供重要理论依据。

　　

Highlight

高锌铸造铝合金存在阻尼能力与机械强度不足的问题，严重限制了其在振动敏感结构中的应用。本研究提出一种新型AlZn复合材料，通过添加8 wt%氧化钇稳定氧化锆（YSZ）纳米颗粒，并采用搅拌铸造、冷轧和热处理工艺制备。纳米YSZ的加入通过利用ZrO₂从四方相（tetragonal）向单斜相（monoclinic）的应力诱导相变（Stress-Induced Phase Transformation）来增强能量耗散。350℃退火通过促进再结晶（Recrystallization）、Zn在Al基体中的析出以及保留亚稳态四方相ZrO₂，进一步提高了阻尼性能。YSZ/AlZn复合材料的抗拉强度为386 MPa，峰值延伸率为9.16%。增强阻尼性能的主要机制包括α/η界面滑移（Interface Sliding）、位错运动（Dislocation Motion）以及相变诱导的能量吸收（Energy Absorption）。这项工作建立了可扩展的策略，用于设计轻质、高阻尼金属基复合材料，在航空航天、汽车和精密机械系统的振动抑制与结构可靠性方面具有广阔应用前景。

Conclusions

本研究成功制备了含有8 wt% YSZ增强的AlZn复合材料。经过50%冷轧处理后，复合材料在不同温度下进行热处理。获得的主要结论如下：

1. 1.
   铸态复合材料呈现枝晶结构。经过50%冷轧后，复合材料微观结构显著细化，这可能增强机械性能。热处理后，随着温度升高，逐渐发生回复和再结晶过程。