專利名稱：擠出變形阻尼鋁-鎂合金及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及擠出變形阻尼鋁-鎂合金及制備方法。
技術(shù)背景鋁基阻尼合金有很強(qiáng)烈的市場需求，同時(shí)也是近30年來國內(nèi)外重點(diǎn)研究的阻尼合 金之一。但是，直到目前為止，作為結(jié)構(gòu)-功能一體化材料的鋁基阻尼合金，其所存在 品種稀缺、阻尼效果不良、阻尼頻段過窄等問題沒有得到根木解決，許多情況下，不得 不用鑄鋁、鋁合金層壓板或鑄鋁-鑄鐵預(yù)澆件等替代。2004年，中國兵工52所發(fā)表了 "高阻尼鋁合金性能研究" 一文。文章揭示，用其 新開發(fā)的高阻尼鋁合金替代ZL104合金(一種鑄鋁)用于制造坦克車休風(fēng)扇，能量衰減 率達(dá)一倍以上，降噪約5—6dB。其新開發(fā)的高阻尼合金組成為鋁中添加約35wty。的Zn， 很少量的Mg和Cu;該高阻尼合金在共振頻段為l一4Hz下，60°C時(shí)阻尼系數(shù)Q1為0. 006， 1(TC一2(rC溫區(qū)內(nèi)阻尼系數(shù)(T仍能達(dá)到0.005;該合金密度約為3. 5 g/cm3、抗拉強(qiáng)度 (o h)約為325MPa、伸長率為5. 7 %。該合金相對不足表現(xiàn)在阻尼系數(shù)相對較小、 合金密度過大，超出常規(guī)鋁合金密度(平均2.8 g/cm3)的25% (兵器材料科學(xué)與工程， 2004年，27巻，l期，P13-15)。1989年，中國專利局公開了中國東南大學(xué)申請的題為"高耐磨、耐蝕、高阻尼鋁 鋅鑄造合金"的87105901.0號專利，該專利揭示的鋁基代表性合金及其相關(guān)性能為 合金組成為:Al為74. 2wt. %、Cu為0.75wt. %、Si為3wt. %、RE為0.21wt. °/。和Zn為22wt. %; 阻尼系數(shù)Q"為0.0022;由于該專利文件撰寫簡單，其阻尼系數(shù)Q—'獲得所采用頻率并未 給出。顯然，該專利在組成、設(shè)計(jì)等多方面與本發(fā)明顯著不同，不構(gòu)成對本發(fā)明新穎性 限制。用鋁基金屬復(fù)合材料彌補(bǔ)鋁基阻尼合金存在品種稀缺、阻尼效果不良、阻尼頻段過 窄的發(fā)明也有專利揭示。諸如:2002年美國專利商標(biāo)局公開的USP6， 346， 132號專利， 揭示了在鋁合金混入一定量Ti-Ni粉或Cu-Zn-Al合金粉等制造出阻尼材料；2004年中 國專利局公開的CN200310122739.1號專利揭示利用原位反應(yīng)，在熔煉鑄鋁或硬鋁過程 中生成0.1 20%的TiB2制備高阻尼復(fù)合材料的方法；顯然，該發(fā)明金屬復(fù)合材料與 本發(fā)明的"合金"的IPC分類等都不同，不構(gòu)成對本發(fā)明新穎性的限制。由于開發(fā)不出理想的高阻尼鋁基合金，實(shí)際應(yīng)用中世界多數(shù)國家采用鑄鋁代替的方法。鑄鋁改性用于鋁基阻尼合金的專利或文章也有公開或發(fā)表。諸如1987年美國專利商標(biāo)局公開的USP 4,684， 414號專利中揭示Al-9Si系高阻尼鋁基合金在1Hz下可獲得 阻尼系數(shù)Q—1勺為0.002的數(shù)值；類似的專利還有1989年美國專利商標(biāo)局公開的USP 4，859，252號專利；2006年中國專利局公開的CN200610050636.2號專利對鑄鋁107 (ZL107)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)；2003年中國科技期刊"兵器材料科學(xué)與工程"報(bào)道的"通 過優(yōu)化熱處理工藝，使鑄鋁ZL356中塊狀Si析出相球化，可使阻尼系數(shù)從10—4數(shù)量級 提高到10—3數(shù)量級，其中在頻率為237Hz，對于ZL356鑄鋁通過優(yōu)化熱處理，其阻尼系 數(shù)Q—'達(dá)到0.00113"的報(bào)道(兵器材料科學(xué)與工程，2003年，26巻，6期，P10-18)。 顯然，上述針以添加Si為主的鑄鋁研究或發(fā)明不構(gòu)成對本發(fā)明新穎性的限制。用低阻尼鑄鋁和鑄鐵混合使用的復(fù)合阻尼合金也有發(fā)明，如將A1-Si-Cu-Mg系鑄鋁 合金液傾倒進(jìn)球墨鑄鐵構(gòu)件中、鑄造出鑄鋁-鑄鐵復(fù)合阻尼器件，這在1999年美國專利 商標(biāo)局公開的題為"改善阻尼性的鋁合金內(nèi)插件及其制備方法"的USP 5， 976， 709號專 利中有所揭示。另外，將"橡膠鋼板"作為阻尼材料使用的原理移植到鋁合金層壓板上， 也有較多文章報(bào)道和專利公開。例如1993年，中國專利局公開的題為"高阻尼鋁合金 層壓復(fù)合板"的CN91106755.8號專利；1999年，日本專利局公開的題為"易熱成型阻 尼鋁板-樹脂的三明治形復(fù)合材料"的JP11221876號專利；2007年，中國專利局公開的 題為"低模量高阻尼無定形碳纖維鋁基復(fù)合材料及其制備方法"的CN200610010600.1 號專利等。這些復(fù)合材料或復(fù)合材料得到的構(gòu)件、不構(gòu)成對本發(fā)明合金的新穎性限制。開發(fā)高阻尼輕合金方法與戰(zhàn)略中，從現(xiàn)有工業(yè)牌號的合金中，通過改進(jìn)已有牌號合 金獲得高阻尼合金的觀點(diǎn)，被相當(dāng)多的學(xué)者提倡和贊同，代表性觀點(diǎn)之一為"開發(fā)高 阻尼輕合金材料應(yīng)先從分析和改進(jìn)現(xiàn)有的各個(gè)牌號輕合金入手"(中國有色金屬學(xué)報(bào)， 2005年，15巻，9期，P1319-1325)。其重要意義之一為阻尼輕合金的根本屬性是"結(jié) 構(gòu)-功能(指阻尼功能) 一體化材料。50多年來世界各國花費(fèi)大量研究經(jīng)費(fèi)、研究新型 高阻尼合金慘痛教訓(xùn)集中表現(xiàn)在追求高阻尼系數(shù)，由此獲得高阻尼系數(shù)的合金作為結(jié) 構(gòu)材料要求的綜合性能(包括腐蝕性能和加工性能等)不過關(guān)，導(dǎo)致到目前為止、世界 各國可以真正可實(shí)際應(yīng)阻尼合金寥寥無幾；而現(xiàn)有牌號輕合金作為結(jié)構(gòu)材料使用、已經(jīng) 經(jīng)過大量實(shí)際應(yīng)用場合的考驗(yàn)，若通過改進(jìn)獲得阻尼性后，顯然能夠減少或避免上述"慘 痛教訓(xùn)"再次發(fā)生。該"慘痛教訓(xùn)"的發(fā)生另一危害表現(xiàn)在導(dǎo)致人們對現(xiàn)有牌號作為 結(jié)構(gòu)材料的輕合金阻尼性研究的非常不夠，甚至出現(xiàn)即使現(xiàn)有牌號作為結(jié)構(gòu)材料的輕合 金已經(jīng)具有阻尼性，人們也不知曉，從而導(dǎo)致實(shí)際需要阻尼材料場合得不到應(yīng)用。相關(guān) 事例之一為1978年USP 4， 126， 486號專利所發(fā)明作為結(jié)構(gòu)材料的鋁合金本身具有阻尼 性，但一直被當(dāng)作無阻尼的鋁合金在工業(yè)上應(yīng)用，IO年后，另一國家研究該合金阻尼性 能，并對稍加改良或其本身合金所申請的另外兩個(gè)專利USP 4， 684，414號專利和USP 4，859，252號專利)報(bào)道阻尼性能，該合金或其改進(jìn)合金才被世界發(fā)達(dá)國家開始用于替4代阻尼鋁合金場合。"輕合金加工技術(shù)"期刊報(bào)道的2003年和2005年的兩項(xiàng)研究結(jié)果，其中2003 年題為"失效對6063鋁合金力學(xué)性能及阻尼特性的影響"的研究結(jié)果，牌號為6063合 金在欠失效狀態(tài)下具有相對較高的阻尼比(輕合金加工技術(shù)，2003年，31巻，12期， P35-37)。同樣，在2005年題為"幾種鋁合金的力學(xué)性能及阻尼特性"的研究結(jié)果揭示, 牌號為8090的鋁合金也表現(xiàn)出欠失效狀態(tài)下具有相對較高的阻尼比現(xiàn)象，同時(shí)明示"屈 服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度可在一定程度上反映合金的阻尼特性"這一有價(jià)值的研究結(jié)果(輕合 金加工技術(shù)，2005年，33巻，2期，P48-50)。與本發(fā)明鋁中添加10wt"/。鎂、同時(shí)添加稀土的合金組成相近的鋁基牌號合金與添加稀土改性的相關(guān)研究有 '① 前蘇聯(lián)牌號A JI8鑄造鋁合金化學(xué)組成中僅僅添加10wt。/。鎂，沒有添加少量稀土 這是與本發(fā)明合金化學(xué)組成的唯一差別。不僅A JI8鑄造合金將鑄造生產(chǎn)工藝改變?yōu)閿D 出生產(chǎn)工藝(變形合金生產(chǎn)工藝的一種)未見報(bào)道，而且AJT8鑄造鋁合金添加稀七改性的研究也未見報(bào)道。② 前蘇聯(lián)牌號A JT27鑄造鋁合金化學(xué)組成中鎂的添加量為9.5wt。/。一10. 5wtt但同 時(shí)添加少量的Zr、 Zn、 Cu、和Mn，這是與本發(fā)明合金化學(xué)組成中添加元素方面有差別。③ 前蘇聯(lián)牌號A JI27-1鑄造鋁合金化學(xué)組成中鎂的添加量為9. 5wt%—10. 5wt%，但 同時(shí)添加O. P/。Mn，這是與本發(fā)明合金化學(xué)組成中添加元素方面有差別。④ 中國牌號ZL301鑄造鋁合金化學(xué)組成中鎂的添加量為9. 5wt。/。一10.5wt% (中國 GB1173-86標(biāo)準(zhǔn))，同時(shí)國標(biāo)規(guī)定采用鑄造工藝加工、鑄件熱處理工藝采用T4，達(dá)標(biāo)鑄 件規(guī)定抗拉強(qiáng)度(o b)為280MPa、布氏硬度6鵬、伸長率9%;顯然，與本發(fā)明差別 表現(xiàn)在改用擠出工藝加工和合金中添加少量稀土元素兩方面。利用ZL301合金具有高抗 腐蝕性特點(diǎn)、其被用于諸如海軍戰(zhàn)艦直升飛機(jī)導(dǎo)軌中部件(綠洲技術(shù)，1993年，l期， P38-40)o 中國牌號5A13(LF13)鑄造鋁合金化學(xué)組成巾鎂的添加量為9. 2wf/。一10. 5wt%，同 時(shí)添加少量的Mn、 Zn、和Ni這是與本發(fā)明合金化學(xué)組成中添加元素方面有差別。⑥ 英國牌號LM10鑄造鋁合金化學(xué)組成中鎂的添加量為9.5w^—llwtV同時(shí)添加 0."/。的Mn、 Ni、 Zn和Cu (英國BS1490-1970標(biāo)準(zhǔn))，同時(shí)國標(biāo)規(guī)定釆用鑄造工藝加工、 鑄件熱處理工藝采用Tb，達(dá)標(biāo)鑄件規(guī)定抗拉強(qiáng)度(o b)為280MPa (砂模)或310MPa(硬模)、伸長率不小于9% (砂模)或12% (硬模);其與本發(fā)明合金差別明顯。⑦ 德國牌號GBD-AlMg9鑄造鋁合金化學(xué)組成中鎂的添加量為7. 5wt°/。一l(kt°Z。，同時(shí) 添加少量的Mn和Si (德國DIN1725-T5-86標(biāo)準(zhǔn))，問時(shí)國其標(biāo)規(guī)定采用壓力鑄造工藝加 工。其也與本發(fā)明合金差別明顯。用添加稀上方法對各種鋁合金改性，有相當(dāng)多的文章報(bào)道和專利公開，其中中國對此類的文章報(bào)道和專利公開數(shù)量相對較多。諸如中國專利局公開的CN200510037104.0、 CN03126663. 0、 CN03119119.3、 C順?biāo)_80、 C朗5100585、 C,05392.9、 CN89102419.0、 CN89109689.2 、 C蘭2魁2 、 CN 200610030805.6 、 CN200610012077.6 、 CN200710099752.8號專利等；但與本發(fā)明合金的組成或發(fā)明目相同的未見專利公開。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供擠出變形阻尼鋁-鎂合金的生產(chǎn)方法。特別是提供鋁中添加 l(kty襟、同時(shí)添加0. 02-0.80wt財(cái)希土鑭，用工業(yè)擠出機(jī)擠出該合金、由此獲得阻尼鋁基合金的生產(chǎn)方法。 本發(fā)明設(shè)計(jì)原理(1) 、盡管工業(yè)上將鋁中添加10wt。/。鎂和少量其它元素的鋁-鎂合金全部采用鑄造 方法生產(chǎn)，用生產(chǎn)變形合金中的擠出方法未見報(bào)道；但是，根據(jù)鋁-鎂二元合金相圖， 可以用于變形鋁合金的端點(diǎn)(最大點(diǎn))所對應(yīng)的鎂添加量為19wt%，本發(fā)明10wtM鎂添 加量落在變形鋁合金區(qū)中鎂添加量的中點(diǎn)附近，用擠出方式制備變形鋁合金從理論上看 可行。(2) 、鋁中添加10wt.y。的Mg，必然產(chǎn)生大量的(3相(AlaMg2)，以財(cái)目為本發(fā)明合 金的"界面阻尼因子"(附圖5)、以溶入ct相的Mg為本發(fā)明合金的"位錯(cuò)阻尼因子"和 以GP區(qū)過渡相系列轉(zhuǎn)換為"混合或缺陷型阻尼因子"(附圖6)，利用此阻尼三要素的共 同作用、由此獲得高阻尼系數(shù)的鋁基合金從理論上看可行。(3) 、鋁中添加超過0.3wtJ的稀十，通常將劣化作為結(jié)構(gòu)材料的鋁基合金(附圖 4)，劣化原因之一被認(rèn)為過量稀土導(dǎo)致所謂對作為結(jié)構(gòu)材料鋁基合金的"缺陷"，從而 造成力學(xué)性能下降；而根據(jù)阻尼性與結(jié)構(gòu)材料"缺陷"相關(guān)原理。利用添加稀土量在 0. 3wt. y。臨界點(diǎn)左右波動(dòng)或大于0.3wt. %，由此平衡作為功能材料的阻尼性能和作為結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能，優(yōu)化出新型結(jié)構(gòu)-功能一體化材料從理論上看可行。(4) 、盡管一些國家，諸如中國，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定將鋁中添加1(ktt鎂的鋁-鎂合 金的熔煉溫度不超過70(TC以避免合金氧化夾雜等。而本發(fā)明將熔煉溫度提高750。C一 一79(TC;相應(yīng)措施為"氯化鉀結(jié)殼打洞法"，其原理在于氯化鉀凝固點(diǎn)78(TC左右， 低于78(TC結(jié)殼氯化鉀空氣透過率更低保護(hù)效果更好。同時(shí)，也符合"高溫熔煉、低溫 澆鑄"的基本原理。擠出變形阻尼鋁-鎂合金，其組成為:Mg占麵，La占(0.02-0.80) wtV雜質(zhì)元 素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0.05wtT。，用Al平衡總量到100 wt %。 擠出變形阻尼鋁-鎂合金的制備方法，其特征在于，步驟和條件如下 以純度99.95。/。的Al錠和Mg錠，Mg-La母合金錠為原料，Al錠、Mg錠和母合金錠 經(jīng)分割、除油、干燥和去除氧化皮得到塊狀料，所述的含有稀土鑭的Mg-U母合金錠中 La為13.5wt。/。，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0. 02wt%，鋁余量；按照Mg占10wt°Z。， La占(0.02-0.80) wt°/。，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0. 05wt°/。，用 Al平衡總量到100 wt 。Z。的配比進(jìn)行稱量和配料；配制的爐料裝入石墨坩堝，電阻爐的 爐溫達(dá)到79(TC時(shí)，將裝有爐料的石墨坩堝放入電阻爐加熱至所有爐料熔化，其中坩堝 一放入電阻爐，隨后立刻在坩堝中金屬爐料表面澆入占金屬爐料重量10%的KC1熔融鹽 覆蓋在金屬爐料上表面，以避免金屬高溫氧化；坩堝中合金熔化后隨之?dāng)嚢?0秒鐘； 停止加熱降低爐溫至75(TC靜置合金液30分鐘，再次降低爐溫至68(TC準(zhǔn)備合金出爐； 合金液出爐前在己經(jīng)結(jié)殼的KC1鹽殼上打洞，從該洞口向外澆鑄，合金液澆鑄到滿足擠 出機(jī)擠出腔形狀和尺寸要求的模具中，該模具為0.4mm薄鋼板加工而成；澆鑄的合金液 冷卻后出模，獲得擠出變形阻尼鋁-鎂合金毛坯，該合金擠出毛坯放入退火爐在35(TC退 火，退火時(shí)間為4小時(shí)；退火過的合金擠出毛坯用于擠出機(jī)擠出，擠出條件為擠出毛 坯預(yù)熱溫度為350°C-370°C，擠壓溫度為420°C-440°C，擠壓比為18.1-38.4，獲得擠出 變形阻尼鋁-鎂合金。將合金毛坯和由擠出機(jī)直接獲得的棒材或帶材進(jìn)行機(jī)械加工，分別在MAK-04型粘 彈分析儀上測定阻尼性能、在力學(xué)測試設(shè)備上測定力學(xué)性能和進(jìn)行其它相關(guān)表征等。 本發(fā)明的制備方法優(yōu)點(diǎn)在于(1) 、具有阻尼性能的擠出合金目前市場卜.極其缺乏，本發(fā)明利于滿足該需求。(2) 、 0-100Hz頻段內(nèi)阻尼合金市場上有強(qiáng)烈需求。本發(fā)明利于滿足該需求。諸 如在許多光機(jī)電一體化系統(tǒng)中，減震系統(tǒng)設(shè)計(jì)十分注重6-65Hz頻段內(nèi)的震動(dòng)，而電動(dòng) 機(jī)所引起的振動(dòng)通常在6-65Hz頻段；本發(fā)明實(shí)施例2中的由工業(yè)擠出機(jī)擠出后、沒有 經(jīng)過任何熱處理的工業(yè)擠出帶材，在扣除空白后其帶材阻尼系數(shù)(tanS)在20Hz時(shí)達(dá) 到0.0129的102數(shù)量級的高阻尼系數(shù)。另外，本發(fā)明中所有實(shí)施例中擠出毛坯的阻尼系 數(shù)(tanS)都有較高數(shù)值，說明存在理想的阻尼因子，根據(jù)金屬遺傳性相關(guān)理論，所存 在理想的阻尼因子為合金后續(xù)加工，特別是力學(xué)性能和阻尼性能之間平衡和優(yōu)化過程， 奠定高阻尼性基礎(chǔ)。(3) 、阻尼合金輕量化和低成本效果顯著。鋁中每添加]w"/a的鎂，鋁基合金密度 降低約0.01。市場上常用鋁合金密度平均在2.8g/cm3左右；并且常用ZA27等阻尼合金 的的密度都超過3.5;而本發(fā)明合金與其相比密度降低范圍約為6.5%—7.2%。國際市場 鋁錠和鎂錠價(jià)格相同條件下，鋁中每添加lwrt的鎂，鋁鎂合金鑄件的金屬原料成本下降 0.65%;只要國際市場鎂錠價(jià)格不大于鋁錠同期價(jià)格1.55倍，本發(fā)明Al-13Mgwty。合金就 具有鑄件原料成本低的優(yōu)勢。


圖1是本發(fā)明的退火后的擠出變形阻尼鋁-鎂合金的實(shí)物照片。照片中四個(gè)毛坯的 添加稀土數(shù)量不同，其是由澆鑄出的鑄件經(jīng)過切削加工、表面光亮后，放到35CTC熱風(fēng) (熱空氣)循環(huán)烘箱中加熱5小時(shí)，由其表面色澤變化觀測其抗熱空氣的氧化程度以及為退火工藝制度的設(shè)計(jì)提供參數(shù)；由該實(shí)物照片可見，其表面保持足夠光亮，說明本發(fā) 明的合金抗350。C熱空氣氧化能力較強(qiáng)。圖2是本發(fā)明的一個(gè)為Al - 10wt%Mg-0. 3wt%La的擠出變形阻尼鋁-鎂合金，由工業(yè) 擠出機(jī)擠出后沒有經(jīng)過任何加工或處理的擠出棒材的實(shí)物照片。照片中顯示的光亮為實(shí) 際觀測到表面光潔度相對較高所至。本發(fā)明的另一個(gè)擠出變形阻尼鋁-鎂合金的組成為 Al - l(kt預(yù)g-0.02wty。La。這與通常的"適量稀土添加可增加擠出鋁合金的表面光潔度" 的規(guī)律相互一致。圖3是本發(fā)明的Al - 10wt%Mg-0.02機(jī)°/丄3擠出變形阻尼鋁-鎂合金拉伸樣品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖。圖中樣品是工業(yè)擠出工段中、由工業(yè)擠出機(jī)擠出后、沒有經(jīng)過任何熱處理 的工業(yè)擠出棒材，加工成測定拉伸所需要的拉伸樣品。圖4是本發(fā)明的Al-l(kt%Mg-0.8wt°/ La擠出變形阻尼鋁-鎂合金壓縮樣品的應(yīng)力-應(yīng) 變曲線圖。圖5是本發(fā)明的Al-l(kt°Z。Mg-0.8wty。La擠出變形阻尼鋁-鎂合金的X-射線衍射(XRD) 分析結(jié)果。由圖可見，P相(Al3Mg2)和稀土與鋁所形成的金屬間化合物均有可確定其 存在的衍射峰。圖6是本發(fā)明Al-lOwt錫g-0.8wt°￡a擠出變形阻尼鋁-鎂合金的熱分析結(jié)果。圖6 中曲線DTA為差熱分析曲線、TGA為熱重分析曲線。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:以純度99.95%的Al錠和Mg錠，Mg-La母合金錠為原料，Al錠、Mg錠和 母合金錠經(jīng)分割、除油、干燥和去除氧化皮得到塊狀料，其中含有稀土鑭的Mg-La母合 金錠中La占13. 5wt°/ ，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0.02wt%，鋁余量；按照 通式Al - 10wt%Mg-0.8 wt% La配比進(jìn)行稱量和配料；配制完成的爐料裝入石墨坩堝， 電阻爐的爐溫達(dá)到79(TC時(shí)，將裝有爐料的石墨坩堝放入電阻爐加熱至所有爐料熔化， 其中坩堝一放入電阻爐，隨后立刻在坩堝中金屬爐料表面澆入占金屬爐料重量10%的KC1 熔融鹽覆蓋在金屬爐料上表面隨后立刻在坩堝中金屬爐料表面澆入占金屬爐料重量10% 的KC1熔融鹽覆蓋在金屬爐料上表面、以避免金屬高溫氧化；坩堝中合金熔化后隨之?dāng)?拌50秒鐘；停止加熱降低爐溫至75(TC靜置合金液30分鐘，再次降低爐溫至68(TC準(zhǔn) 備合金出爐；合金液出爐前在已經(jīng)結(jié)殼的KC1鹽殼上打洞，從該洞口向外澆鑄、合金液 澆鑄到滿足擠出機(jī)擠出腔形狀和尺寸要求的模具中，該模具為0.4mm壁厚的鋼板加工而 成；澆鑄的合金液冷卻后出模，獲得合金擠出毛坯，該毛坯放入退火爐在35(TC退火，退火吋間為4小時(shí)；退火過的合金毛坯在用于擠出機(jī)擠出，擠出條件為擠出毛壞預(yù)熱溫度為360°C、擠壓溫度為44(TC和擠壓比為38.4;獲得擠出變形阻尼鋁-鎂合金擠出棒材。阻尼性能測定儀器選用MAK-04型粘彈分析儀，阻尼測試樣品片尺寸為2iM厚、5mm 寬和30mni長；阻尼系數(shù)增加扣除規(guī)定空白步驟，擠出毛坯阻尼系數(shù)對應(yīng)空白制備條件 為在工業(yè)A00鋁錠上直接用線切割機(jī)切割出2iM厚、5mni寬和30腿長的阻尼測試樣品片；擠出棒材阻尼系數(shù)對應(yīng)空白制備條件為在工業(yè)3電鋁排上直接用線切割機(jī)切割出 2mm厚、5mm寬和30mra長的阻尼測試樣品片。力學(xué)性能和其它性能的表征分別在美國INSTR0N—5869型材料試驗(yàn)機(jī)和其它進(jìn)口儀 器上進(jìn)行。在溫度為室溫、共振頻率為20Hz、 、 60Hz、 80Hz和100Hz下，擠出毛坯阻尼 系數(shù)(tanS)分別為0.0012、 0.0074、 0.0061、 0.0054和0. 0021。在溫度為室溫、共振頻率為20Hz、、 60Hz和100Hz下，由工業(yè)擠出機(jī)直接獲得的擠 出帶材阻尼系數(shù)(tanS)為0.0139、 0.0072和0.0048。室溫下、Al - 10wtllg-0.8wtla擠出毛坯主要力學(xué)指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度(o J為 164MPa、伸長率1.9%、布氏硬度61HB。審溫下、Al-10wt%Mg-0.8wt%La由工業(yè)擠出機(jī)直接擠出獲得擠出帶材主要力學(xué)指 標(biāo)為抗拉強(qiáng)度(ob)為244MPa，伸長率8.6V布氏硬度67HB。實(shí)施例2:與實(shí)施例1所不同的是①按照通式Al - 10wt髓g-0.3 wt%La配比進(jìn)行 稱量和配料；②擠出毛坯預(yù)熱溫度為37(TC;③擠壓溫度為430。C;④擠壓比為28.3。 其余步驟和條件同實(shí)施例l。在溫度為室溫、共振頻率為20Hz、鄉(xiāng)z、 60Hz、 80Hz和100Hz下，擠出毛坯阻尼 系數(shù)(tanS)分別為0.0001、 0.0067、 0.0059、 0. 0049和0.0013。在溫度為室溫、共振頻率為20Hz、、 80Hz和100Hz下，由工業(yè)擠出機(jī)直接獲得的擠 出帶材阻尼系數(shù)(tanS)為0.0129、 0.0051和0.0044。室溫下、Al - l(k價(jià)g-0.3w亂a擠出毛坯主要力學(xué)指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度(o b)為 180MPa，伸長率1.7。Z。，布氏硬度74HB。室溫下、A卜l(kt%Mg-0.3wt%La由工業(yè)擠出機(jī)直接擠出獲得擠出帶材主要力學(xué)指 標(biāo)為抗拉強(qiáng)度(ob)為265MPa，伸長率9.8%，布氏硬度77朋。 實(shí)施例3:與實(shí)施例1所不同的是①按照通式Al - l(kt°Z。Mg-0.02 wt°/。La配比進(jìn)行稱 量和配料；②擠出毛坯預(yù)熱溫度為35(TC;③擠壓溫度為42(TC;④擠壓比為18.1; 擠出工業(yè)帶材。其余步驟和條件同實(shí)施例l。在溫度為室溫、共振頻率為20Hz、 40Hz、 60Hz、 80Hz和100Hz下，Al - 10wt窗g-0. 02 wto/。La擠出毛坯阻尼系數(shù)(tanS)分別為0.0084、 0.0137、 0.0089、 0.0060和0.0051。在溫度為室溫、共振頻率為20Hz、 60Hz和100Hz下，由工業(yè)擠出機(jī)直接擠出獲得 的A1-10wt髓g-0.02w復(fù)a擠出帶材阻尼系數(shù)(tanS)為0.0012、 0. 0002和0.0001。室溫下、Al-10wt%Mg-0.02 wt。/。La,擠出毛坯主要力學(xué)指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度(o b)為178MPa、伸長率2.2%、布氏硬度64HB。室溫下、Al - l(kt窗g-0.02 wt°/。La由工業(yè)擠出機(jī)直接擠出獲得擠出帶材主要力學(xué) 指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度(ob)為259MPa，伸長率8.4%，布氏硬度71HB。
權(quán)利要求
1、擠出變形阻尼鋁-鎂合金，其特征在于，其組成為Mg占10wt％，La占(0.02-0.80)wt％，雜質(zhì)元素Fe、Ni、Cu和Si的總量小于0.05wt％，用Al平衡總量到100wt％。
2、如權(quán)利要求1所述的擠出變形阻尼鋁-鎂合金的制備方法，其特征在于，步驟和 條件如下以純度99.95y。的Al錠和Mg錠，Mg-La母合金錠為原料，Al錠、Mg錠和母合金錠 經(jīng)分割、除油、干燥和去除氧化皮得到塊狀料，所述的含有稀土鑭的Mg-La母合金錠中 La為13.5wrt，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0. 02wt%，鋁余量；按照Mg占 10wt.%, La占(0.02-0,80) wt%，雜質(zhì)元素Fe、 Ni、 Cu和Si的總量小于0. 05wt%，用 Al平衡總量到100 wt °/。的配比進(jìn)行稱量和配料；配制的爐料裝入石墨坩堝，電阻爐的 爐溫達(dá)到79(TC時(shí)，將裝有爐料的石墨坩堝放入電阻爐加熱至所有爐料熔化，其中坩堝 一放入電阻爐，隨后立刻在坩堝中金屬爐料表面澆入占金屬爐料重量10%的KC1熔融鹽 覆蓋在金屬爐料上表面，以避免金屬高溫氧化；坩堝中合金熔化后隨之?dāng)嚢?0秒鐘； 停止加熱降低爐溫至75(TC靜置合金液30分鐘，再次降低爐溫至68(TC準(zhǔn)備合金出爐； 合金液出爐前在已經(jīng)結(jié)殼的KC1鹽殼上打洞，從該洞口向外澆鑄，合金液澆鑄到滿足擠 出機(jī)擠出腔形狀和尺寸要求的模具中，該模具為0.4lM薄鋼板加工而成；澆鑄的合金液 冷卻后出模，獲得擠出變形阻尼鋁-鎂合金毛坯，該合金擠出毛坯放入退火爐在35(TC退火，退火時(shí)間為4小時(shí)；退火過的合金擠出毛坯用于擠出機(jī)擠出，擠出條件為擠出毛坯預(yù)熱溫度為350°C-370°C，擠壓溫度為420°C-440°C，擠壓比為18.1-38. 4，獲得擠出 變形阻尼鋁-鎂合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及擠出變形阻尼鋁-鎂合金及制備方法，該合金的組成為Mg占10wt％，La占(0.02-0.80)wt％，雜質(zhì)元素Fe、Ni、Cu和Si的總量小于0.05wt％，用Al平衡總量到100wt％。本發(fā)明的解決了對0-100Hz頻段內(nèi)擠出變形阻尼鋁基合金的缺乏以及平衡優(yōu)化中的困難，解決工業(yè)上可供選擇的該頻段阻尼合金品種不足等問題，以滿足光學(xué)系統(tǒng)和其它需要減振系統(tǒng)等對輕合金，特別是具有抗腐蝕和輕量化特點(diǎn)高鎂鋁合金(Al-10Mg)的需求。
文檔編號C22C21/08GK101235452SQ200810050400
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者吳耀明, 偉 孫, 張希艷, 朱果逸, 楊曉鵬, 畢廣利, 王立東, 王立民, 鄧志安 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所