專利名稱：一種具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻尼技術(shù)，具體說是一種具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件及其制備工方法。
背景技術(shù)：
對(duì)振動(dòng)部件減振降噪的現(xiàn)有技術(shù)一般是在振動(dòng)部件表面粘貼橡膠或涂敷一層阻尼層，該阻尼涂層材料主要為非金屬有機(jī)樹脂高分子聚合物粘彈性材料，這些非金屬有機(jī)物阻尼涂層的缺點(diǎn)是有效阻尼使用溫度范圍窄，強(qiáng)度低，易老化、開裂和脫落，從而嚴(yán)重影響阻尼材料阻尼性能的發(fā)揮和使用。另外，溶劑型有機(jī)物阻尼涂料也具有污染環(huán)境，有毒，易燃，易爆等缺點(diǎn)，在涂料的生產(chǎn)、涂層的施工以及涂料的運(yùn)輸和使用過程中都會(huì)對(duì)安全帶來極大的威脅。
彈性材料均勻振動(dòng)的波動(dòng)方程為▿4η+3ρ(1-σ2)Eh∂η∂t=0]]>當(dāng)復(fù)合結(jié)構(gòu)件(以雙層板或梁為例)由具有不同柏松比和楊氏彈性模量的雙層或多層組成時(shí)(圖1.)，由于一個(gè)或多個(gè)物理量(包括彈性模量，泊松比，密度)不同，各層對(duì)外加激勵(lì)的響應(yīng)必然不同，導(dǎo)致雙/多層板各層對(duì)同一振動(dòng)激勵(lì)的響音(振動(dòng)趨勢(shì))出現(xiàn)差異(圖2)；板上任何一點(diǎn)的實(shí)際振動(dòng)或者由于各層之間的相互約束而介于各層的振動(dòng)趨勢(shì)之間，或者由于各層之間的相互抵消而低于最小振動(dòng)趨勢(shì)(圖3)。因此通過表面復(fù)合處理方法，可以使金屬材料表面形成雙層或多層結(jié)構(gòu)可以降低材料構(gòu)件對(duì)振動(dòng)激勵(lì)的響應(yīng)，從而達(dá)到減振降噪的目的。但是目前為止，在金屬振動(dòng)部件表面制造由金屬或合金泡沫網(wǎng)和低彈性模量金屬或合金組成的高阻尼金屬涂層制備方法未見報(bào)導(dǎo)。
發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件及其制備工藝方法。該阻尼涂層金屬結(jié)構(gòu)件品質(zhì)優(yōu)良，具有較寬的阻尼適用溫度范圍，且制備工藝簡(jiǎn)單，操作方便。
本發(fā)明提供了一種具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件，其特征在于該金屬結(jié)構(gòu)件的表面具有至少一層的復(fù)合涂層，復(fù)合涂層由多孔泡沫網(wǎng)鑲嵌低彈性模量金屬材料組成，層厚0.5～10mm之間。
本發(fā)明具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件中，所述多孔泡沫網(wǎng)的材料為純金屬或合金，網(wǎng)孔徑為0.2～5mm。所述低彈性模量金屬材料的彈性模量最好在50GPa以下。
本發(fā)明還提供了一種上述具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件的制備方法，其特征在于過程如下——把預(yù)涂覆部件表面進(jìn)行除污、除油和活化處理；——把多孔泡沫網(wǎng)焊接在已處理干凈的金屬部件表面上；——把低彈性模量的金屬或合金熔體注入已焊好的泡沫網(wǎng)中，從而獲得高阻尼金屬涂層。
——在已獲得的金屬涂層上再重復(fù)上述步驟2和3涂覆一層或幾層不同彈性模量的金屬材料。
本發(fā)明具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件還可以通過另一種方法制備，其特征在于過程如下——把預(yù)涂覆部件表面進(jìn)行除污、除油和活化處理；——把多孔泡沫網(wǎng)焊接在已處理干凈的金屬部件表面上；——在泡沫網(wǎng)中，先后澆入不同的低彈性模量的金屬或合金熔體。
本發(fā)明具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件的制備方法中，可以采用釬焊的方法將泡沫網(wǎng)與金屬基體連接在一起。
由本發(fā)明提供的方法所制造的高阻尼金屬結(jié)構(gòu)件由于是由多孔泡沫網(wǎng)和低彈性模量金屬或合金組成高阻尼復(fù)合層，高強(qiáng)度金屬部件作為基體，因此本發(fā)明具有金屬阻尼涂層強(qiáng)度高，阻尼層損耗因子高，阻尼適用溫度范圍寬的特點(diǎn)，可有效減振、降噪。同時(shí)本發(fā)明還具有無毒、無味、不燃燒、無污染環(huán)境和使用安全等特點(diǎn)。
本發(fā)明提供的方法適用于在各種金屬振動(dòng)部件表面制備高阻尼金屬涂層，特別適用于在金屬部件表面制造由金屬或合金泡沫網(wǎng)和低彈性模量金屬或合金組成的高阻尼金屬涂層，使振動(dòng)部件成為具有彈性模量差異大，結(jié)合力好的雙層或多層結(jié)構(gòu)，提高了振動(dòng)部件的振動(dòng)阻尼，從而達(dá)到減振降噪的目的。另外，本高阻尼金屬阻尼涂層除減振降噪這一主要功能外，還具有一定的輻射防護(hù)性能。


圖1為具有不同柏松比和楊氏彈性模量的雙層板結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為具有不同柏松比和楊氏彈性模量的雙層板各層振動(dòng)趨勢(shì)示意圖；圖3為為具有不同柏松比和楊氏彈性模量的雙層板實(shí)際振動(dòng)示意圖；圖4為具有高阻尼特征的金屬試樣結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11.把預(yù)涂覆1Cr18Ni9Ti試樣片150×10×2(mm)浸入溫度為70℃，濃度為30％NaOH溶液中浸泡20分鐘，除去表面油污；然后用清水沖洗后，再浸入溫度為20℃，濃度為10％HCl溶液中10分鐘后取出；最后用清水沖洗，并吹干表面的水分，從而獲得了干凈活化的金屬表面。
2.把焊劑和焊料均勻放到已被活化的部件表面上，再把孔徑0.5mm，厚度2mm的多孔鎳金屬泡沫網(wǎng)平整放到焊劑和焊料上，用高頻加熱將焊料熔化，待焊料熔體冷卻凝固后就把多孔鎳泡沫網(wǎng)牢固的焊接在部件的表面上。
3.用坩堝將純金屬銦熔化成液態(tài)熔體，把熔融的金屬銦澆入到已焊好的多孔鎳泡沫網(wǎng)中，待金屬銦冷卻凝固后，即可在金屬部件表面上獲得厚度為2mm，結(jié)合牢固的高阻尼金屬涂層，見圖4，圖中1-多孔金屬泡沫網(wǎng)，2-阻尼合金，3-基體本金屬結(jié)構(gòu)件損耗因子比未進(jìn)行涂覆部件本身高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，tgδ達(dá)到4.53×10-3。
實(shí)施例21.把預(yù)涂覆40Cr試樣片150×10×2(mm)用金屬洗凈劑清洗，除去表面油污，待表面水分干燥后，用直徑1mm左右的玻璃丸，氣壓0.4Ma對(duì)已除油污的表面進(jìn)行噴丸處理，獲得干凈的毛化表面。
2.多孔泡沫網(wǎng)的焊接同實(shí)施例1中的步驟2。
3.用坩堝將金屬鉛融化成液態(tài)熔體，把熔融的金屬鉛注入到已焊好的多孔鎳泡沫網(wǎng)，待冷卻凝固后獲得了厚度為2mm，結(jié)合牢固的高阻尼金屬涂層。金屬結(jié)構(gòu)件損耗因子tgδ為4.95×10-3。
實(shí)施例3把孔徑1.0mm，厚度2.0mm的多孔銅泡沫網(wǎng)平整地焊接到到由實(shí)施例2獲得的涂層上，把熔融的錫-鉛合金(PbSn6.5)注入到多孔銅泡沫網(wǎng)，待冷卻凝固后獲得了結(jié)合牢固的雙層高阻尼金屬涂層。金屬結(jié)構(gòu)件損耗因子tgδ為4.72×10-3。
權(quán)利要求
1.一種具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件，其特征在于該金屬結(jié)構(gòu)件的表面具有至少一層的復(fù)合涂層，復(fù)合涂層由多孔泡沫網(wǎng)鑲嵌低彈性模量金屬材料組成，層厚在0.5～10mm之間。
2.按照權(quán)利要求1所述具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件，其特征在于所述多孔泡沫網(wǎng)的材料為純金屬或合金，網(wǎng)孔徑為0.2～5mm。
3.按照權(quán)利要求1所述具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件，其特征在于所述低彈性模量金屬材料的彈性模量在50GPa以下。
4.一種權(quán)利要求1所述具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件的制備方法，其特征在于過程如下——把預(yù)涂覆部件表面進(jìn)行除污、除油和活化處理；——把多孔泡沫網(wǎng)焊接在已處理干凈的金屬部件表面上；——把低彈性模量的金屬或合金熔體注入已焊好的泡沫網(wǎng)中，從而獲得高阻尼金屬涂層；——在已獲得的金屬涂層上再重復(fù)上述步驟2和3涂覆一層或幾層不同彈性模量的金屬材料。
5.一種權(quán)利要求1所述具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件的制備方法，其特征在于過程如下——把預(yù)涂覆部件表面進(jìn)行除污、除油和活化處理；——把多孔泡沫網(wǎng)焊接在已處理干凈的金屬部件表面上；——在泡沫網(wǎng)中，先后澆入不同的低彈性模量的金屬或合金熔體。
6.按照權(quán)利要求4或5所述具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件的制備方法，其特征在于采用釬焊的方法將泡沫網(wǎng)與金屬基體連接在一起。
全文摘要
一種具有高阻尼特性的金屬結(jié)構(gòu)件，其特征在于該金屬結(jié)構(gòu)件的表面具有至少一層的復(fù)合涂層，復(fù)合涂層由多孔泡沫網(wǎng)鑲嵌低彈性模量金屬材料組成，層厚在0.5～10mm之間。所述多孔泡沫網(wǎng)的材料為純金屬或合金，網(wǎng)孔徑為0.2～5mm。所述低彈性模量金屬材料的彈性模量在50GPa以下。因此本發(fā)明具有金屬阻尼涂層強(qiáng)度高，阻尼層損耗因子高，阻尼適用溫度范圍寬的特點(diǎn)，可有效減振、降噪。同時(shí)本發(fā)明還具有無毒、無味、不燃燒、無污染環(huán)境和使用安全等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B32B15/01GK1539633SQ03111530
公開日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者朱圣龍, 單國(guó)友, 王福會(huì), 張峻巍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所