一種提高鍛造Mn-Cu基阻尼合金阻尼性能的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于阻尼合金材料領域，具體設及一種提高鍛造 Mn-Cu基阻尼合金的阻尼 性能的方法。
【背景技術】
[0002] Μη-化基阻尼合金是一種李晶型阻尼合金，主要特點是具有較好的形變加工性能、 阻尼性能和力學性能，在較低的應變振幅下(<4Χ10- 4)也擁有較好的阻尼性能。已應用于機 械傳動設備、放射探測設備、摩托車、艦船等方面，W提高設備精度和減少振動。Mn-Cu阻尼 合金在冷卻過程中會發(fā)生從面屯、立方結構(FCC，丫相）向面屯、四方結構(FCT)轉變的馬氏體 相變。李晶型阻尼合金的阻尼機制與合金中相變形成的共格李晶界面有關，在周期性應力 作用下，合金中的李晶界面發(fā)生重新排列運動，產(chǎn)生非彈性應變而使應力松弛，從而將外加 振動能耗散，形成阻尼衰減。Mn-Cu阻尼合金在固溶、時效處理的阻尼化熱處理過程中會發(fā) 生從面屯、立方結構(FCC，丫相）向面屯、四方結構(FCT)轉變的馬氏體相變。目前Μη-化合金的 阻尼源通常歸因于馬氏體轉變過程中形成的馬氏體-Τ相界面、馬氏體條界面和馬氏體條 內部由于切變而形成的李晶界面等，在外界應力下的運動耗能。因此提高馬氏體數(shù)量和馬 氏體界面及其內部李晶界面的密度、界面的可動性是提高Mn-Cu合金的阻尼性能的關鍵所 在。
[0003] Mn-Cu基阻尼合金的馬氏體轉變溫度(Ms)和馬氏體轉變結束溫度(Mf)取決于合金 中Μη元素的含量和分布的均勻性。鑄造 Mn-Cu合金(一般儘含量<70 % )可利用鑄造偏析和 時效處理引起的調幅分解形成成分的偏聚，從而使合金內部形成富儘區(qū)，使馬氏體轉變結 束溫度(Mf)較高，合金冷卻到室溫時馬氏體轉變較充分，形成大量的微李晶使其具有較好 的阻尼性能。但Μη-化合金的鑄造性能不好，結晶溫度范圍寬，容易出現(xiàn)疏松、集中縮孔等缺 陷，因此機械性能不理想。鍛造 Μη-化合金由于組織均勻致密，強度較大，力學性能較鑄造合 金好，在機械裝備上具有較好的應用前景。儘含量>80%的鍛造 Mn-Cu合金雖然Mf點高于室 溫，可在固溶處理后冷卻到室溫時發(fā)生較為徹底的吁cc-fct"馬氏體相變，獲得較好的阻尼 性能，但由于Μη含量高，會引起合金變脆，延伸率和沖擊初性下降。為了保證鍛造 Μη-化合金 的力學性能，常采用中儘含量(儘含量為70%左右）的Mn-Cu合金，但運樣合金的Mf點往往低 于室溫，因此通過阻尼化熱處理（固溶處理+時效處理)后室溫條件下馬氏體的轉變不充分， 在轉變后還有一定量母相存在，導致相變李晶的數(shù)量有限，阻尼性能不理想。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種提高鍛造 Mn-Cu基阻尼合金的 阻尼性能的方法，W進一步提高鍛造 Mn-Cu基阻尼合金的阻尼性能，獲得兼具優(yōu)良力學性能 和阻尼性能的Μη-化基阻尼合金。
[0005] 本發(fā)明所述提高鍛造 Mn-Cu基阻尼合金阻尼性能的方法，將經(jīng)過固溶處理和時效 處理的鍛造 Μη-化基阻尼合金進行深冷處理，深冷處理后再將Μη-化基阻尼合金置于室溫環(huán) 境自然升溫至室溫。
[0006] 上述方法中，為獲得更多的馬氏體轉變量，將深冷處理后在室溫環(huán)境自然升溫至 室溫的鍛造 Mn-Cu基阻尼合金再次進行深冷處理，深冷處理后再次置于室溫環(huán)境自然升溫 至室溫，如此操作1~2次。
[0007] 上述方法中，所述深冷處理是將Mn-Cu基阻尼合金從室溫冷卻至-160°c~-60°c， 并在此溫度下保溫0.5~4.5小時。
[0008] 上述方法中，所述鍛造 Μη-化基阻尼合金的組分及各組分的原子數(shù)百分含量如下： Μη為40.0~80.0%，F(xiàn)e為0.5~4.5%，Ni為0.2~7.0%，Ζη為0~5.0%，Α1 為0~7.0%，稀± 元素為0~2.0%，余量為化。
[0009] 上述方法中，所述固溶處理是在850~900°C保溫1小時，保溫結束后用水冷卻，所 述時效處理是在400~450°C保溫地，保溫結束后，隨爐冷卻至室溫。
[0010] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0011] 1、本發(fā)明所述方法通過將經(jīng)固溶處理和時效處理后的鍛造 Μη-化基阻尼合金進行 深冷處理，使合金的馬氏體轉變量大大提高，馬氏體界面密度增大，同時深冷處理能細化合 金晶粒，使馬氏體內部的李晶尺寸更加細小，李晶界面密度增大，因而增加了阻尼源界面的 密度，進一步提高了阻尼性能，相比未進行深冷處理的Mn-Cu基阻尼合金，阻尼性能可提高 26% W上(見各實施例、對比例）。
[0012] 2、由于深冷處理細化了合金晶粒和李晶界面，因而本發(fā)明所述方法在提高合金阻 尼性能的同時，還提高了合金的抗拉強度(可提高25% W上，見各實施例、對比例)和屈服強 度，可獲得兼具良好力學性能和阻尼性能的Μη-化基阻尼合金。
[0013] 3、本發(fā)明所述方法工藝簡單，對Μη-化合金的烙煉、成分和先行熱處理工藝沒有特 殊要求，便于推廣應用。
【附圖說明】
[0014] 圖1為實施例1和對比例1得到的Mn-Cu基阻尼合金的內耗值tanS隨應變的變化曲 線(δ為強迫振動時應變落后于應力的相角）。
[001引圖2為實施例巧日對比例2得到的Mn-Cu基阻尼合金的邸D圖譜(a為實施例2得至恰 金的XRD圖譜，b為對比例2得到合金的XRD圖譜）。
[0016]圖3為實施例3和對比例3得到的Mn-Cu基阻尼合金的500倍放大金相圖（C為實施例 3所得合金，d為對比例3所得合金）。
[0017]圖4為實施例5和對比例5得到的Mn-Cu基阻尼合金的拉伸曲線。
[001引具體實施防方式
[0019] 下面通過【具體實施方式】對本發(fā)明所述提高鍛造 Mn-Cu基阻尼合金的阻尼性能的方 法做進一步說明。
[0020] W下實施例和對比例所得合金的阻尼性能通過動態(tài)機械分析儀DMA-Q800進行強 迫振動實驗測試(測試tanS隨交變應變振幅的變化），力學性能通過拉伸實驗(GBT 228.1-2010)和沖擊實驗(GBT 229-2007)進行測試。
[0021] 實施例1
[0022] 將化學成分為Mn-20.5at % Cu-5.5at %Ni-2. Oat %Fe的Mn-Cu基阻尼合金試樣經(jīng) 均勻化熱處理、鍛造后在850°C保溫1小時，保溫結束后將合金水冷（固溶處理），然后在435 °C下保溫4小時，保溫結束后隨爐冷卻至室溫(時效處理），再將合金置于深冷處理爐中降溫 至-160°C的保溫4.5小時，保溫結束后取出置于室溫環(huán)境使合金自然升溫至室溫。
[0023] 對比例1
[0024] 合金成分與實施例1相同，不進行深冷處理，其余處理與實施例1相同。
[0025] 實施例1和對比例1所得合金經(jīng)力學性能和阻尼性能測試，結果見表1。實施例1和 對比例1得到的Μη-化基阻尼合金的化ηδ隨應變的變化曲線見圖1。
[0026] 表1.
[0027]
[0028] 從圖1和表1可知，經(jīng)深冷處理后Μη-化基阻尼合金的阻尼性能大幅度提高，在應變 為1 X 10-咐阻尼能力提高35%，從表1可知，經(jīng)深冷處理后Mn-Cu基阻尼合金力學性能顯著 提高，抗拉強度提高了 25%，屈服強度提高了 20 %