技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及Mn-Cu阻尼合金技術(shù)，具體地說(shuō)，涉及一種Mn-Cu阻尼合金添加劑。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展日新月異，各類機(jī)械的數(shù)量和種類都朝著大功率和高速方向發(fā)展。但是機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音問(wèn)題越來(lái)越突出，并引起了相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。振動(dòng)和噪音不僅可以降低設(shè)備的使用壽命，還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行噪聲污染，嚴(yán)重?fù)p害人民的身心健康。在交通，能源，通訊和電力等領(lǐng)域，控制振動(dòng)和減少噪音已經(jīng)成為亟待解決的工程問(wèn)題。機(jī)械噪音的治理不僅是勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)工作中的緊迫任務(wù)，也是提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的重要解決方案。

傳統(tǒng)的隔聲和吸聲等解決方案，增加裝備的空間和重量。減振降噪的最新發(fā)展趨勢(shì)在源頭處入手。將產(chǎn)生振動(dòng)和噪音的部件用能夠吸收振動(dòng)并將振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換為熱能的材料制成，就可以將機(jī)械振動(dòng)控制在剛產(chǎn)生之后，達(dá)到減振降噪的效果。近年來(lái)發(fā)展迅速的高阻尼合金就是這類能吸收振動(dòng)能量的材料。減振合金的研究和產(chǎn)業(yè)化，目前已經(jīng)遍及鐵基，銅基，鋁基，鈦基和鎂基等合金體系。但是目前綜合機(jī)械性能和阻尼性能來(lái)說(shuō)，最有前途的是孿晶型的Mn-Cu阻尼合金。

孿晶型阻尼合金具有高減振能力的原因是熱彈性馬氏體相變雙晶的間界或母相與馬氏體相的間界，在應(yīng)力作用下的移動(dòng)導(dǎo)致應(yīng)力松弛。顯而易見(jiàn)，Mn-Cu基合金產(chǎn)生馬氏體是該類合金具有高阻尼的先決條件。該類合金的馬氏體溫度與Mn的含量關(guān)聯(lián)很大，例如含Mn量為90%的合金相變溫度為150度，也就是當(dāng)合金冷卻到150度以下的時(shí)候，就有大量的孿晶生成。因而只要溫度在低于150度，就會(huì)有很好的減振效果。含Mn量為80%的合金，相變溫度卻在0度以下，因而該類合金在常溫下就沒(méi)有減振效果。經(jīng)過(guò)一定的熱處理后（例如450度保溫4個(gè)小時(shí)），馬氏體相變溫度也只能維持在90度左右。而且，含Mn量較高的合金缺點(diǎn)很明顯，在凝固時(shí)凝固溫度區(qū)間較寬容易導(dǎo)致鑄造缺陷，熱加工性能差且容易開(kāi)裂。因而，如何在含Mn量40-60%的Mn-Cu合金中通過(guò)有效的合金化手段來(lái)提高馬氏體溫度是當(dāng)前Mn-Cu阻尼合金的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高M(jìn)n-Cu阻尼合金馬氏體溫度的添加劑及其使用方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種提高M(jìn)n-Cu阻尼合金馬氏體溫度的添加劑，由如下重量份數(shù)的組分組成：Zn：4-8%, Eu: 1-2%, Al: 1-3%, Hf: 0.2-0.4%, Ce: 2-3%, Cr: 1-2%, Sn: 4-8%，余量為Fe。

上述添加劑中適用的Mn-Cu阻尼合金為已經(jīng)商業(yè)化的Incramute合金或Sonoston合金；所述Incramute合金的重量百分?jǐn)?shù)組分為：58%Cu、40%Mn和2%Al；所述Sonoston合金的重量百分?jǐn)?shù)組分為：37%Cu、4.25%Al、3%Fe、1.5%Ni、Mn余量。

上述添加劑的使用方法，包括如下步驟：取Mn-Cu阻尼合金在1220-1250℃在氬氣保護(hù)的真空感應(yīng)熔煉爐中尖晶石坩堝內(nèi)熔化后保溫10分鐘，隨后加入占Mn-Cu阻尼合金重量百分?jǐn)?shù)2-4%的添加劑充分?jǐn)嚢韬蟛⒈?0分鐘；隨后進(jìn)行鐵?；蛘呱澳ｈT造；鑄造件后冷卻到室溫，脫模，并清理鑄表面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

（1）在保證現(xiàn)有變形用Mn-Cu基高阻尼合金阻尼性能和力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，將合金的馬氏體溫度提高到60-90℃左右。因而在鑄造后采用900℃12個(gè)小時(shí)均勻化處理后隨爐冷卻就能得到合金的高阻尼性能，無(wú)需在425℃左右進(jìn)行4個(gè)小時(shí)的退火處理。

（2）該變形合金冶煉加工方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本比較低。通過(guò)簡(jiǎn)單的添加劑使用就能免除后續(xù)的熱處理工藝，并獲得令人滿意的機(jī)械性能和阻尼性能，便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用。

（3）本發(fā)明可用于制造在使用溫度為100℃以下，應(yīng)變振幅低于10×10^-3的Mn-Cu合金結(jié)構(gòu)件，并具有極其顯著的減振效果。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種用于提高M(jìn)n-Cu合金馬氏體溫度的添加劑，按重量百分比計(jì)，該添加劑的成分為：Zn：5%, Eu: 1.2%, Al: 1.8%, Hf: 0.2%, Ce: 2.1%, Cr: 1.2%, Sn: 4.6%，余量為Fe。在熔煉常見(jiàn)的Mn含量在40-60wt%的Mn-Cu合金時(shí)，例如Incramute合金（58%Cu-40%Mn-2%Al），取該合金在1225℃在氬氣保護(hù)的真空感應(yīng)熔煉爐中尖晶石坩堝內(nèi)熔化后保溫10分鐘，隨后加入占合金重量百分?jǐn)?shù)2.4%的添加劑充分?jǐn)嚢韬蟛⒈?0分鐘。隨后進(jìn)行鐵?；蛘呱澳ｈT造。鑄造件后冷卻到室溫，脫模，并清理鑄表面。鑄造件在900℃進(jìn)行12小時(shí)的均勻化處理，并隨后進(jìn)行隨爐冷卻后就得到高阻尼性能的合金。經(jīng)過(guò)隨爐冷卻后的合金，馬氏體溫度在68℃左右。所得產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度為560MPa，彈性模量為80GPa，屈服強(qiáng)度為275MPa，延伸率為39%，SDC為42%。

實(shí)施例2

一種用于提高M(jìn)n-Cu合金馬氏體溫度的添加劑，按重量百分比計(jì)，該添加劑的成分為：Zn：6%, Eu: 1.8%, Al: 2.5%, Hf: 0.3%, Ce: 2.6%, Cr: 1.4%, Sn: 6.8%，余量為Fe。在熔煉常見(jiàn)的Mn含量在40-60wt%的Mn-Cu合金時(shí)，例如Sonoston合金（54.25Mn-37%Cu-4.25%Al-3%Fe-1.5%Ni），取該合金在1235℃在氬氣保護(hù)的真空感應(yīng)熔煉爐中尖晶石坩堝內(nèi)熔化后保溫10分鐘，隨后加入占合金重量百分?jǐn)?shù)3.2%的添加劑充分?jǐn)嚢韬蟛⒈?0分鐘。隨后進(jìn)行鐵?；蛘呱澳ｈT造。鑄造件后冷卻到室溫，脫模，并清理鑄表面。鑄造件在900℃進(jìn)行12小時(shí)的均勻化處理，并隨后進(jìn)行隨爐冷卻后就得到高阻尼性能的合金。經(jīng)過(guò)隨爐冷卻后的合金，馬氏體溫度在74℃左右。所得產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度為572MPa，彈性模量為82GPa，屈服強(qiáng)度為283MPa，延伸率為41%，SDC為46%。

實(shí)施例3

一種用于提高M(jìn)n-Cu合金馬氏體溫度的添加劑，按重量百分比計(jì)，該添加劑的成分為：Zn：5.3%, Eu: 1.5%, Al: 2.1%, Hf: 0.3%, Ce: 2.6%, Cr: 1.4%, Sn: 4.8%，余量為Fe。在熔煉常見(jiàn)的Mn含量在40-60wt%的Mn-Cu合金時(shí)，例如Incramute合金（58%Cu-40%Mn-2%Al），取該合金在1245℃在氬氣保護(hù)的真空感應(yīng)熔煉爐中尖晶石坩堝內(nèi)熔化后保溫10分鐘，隨后加入占合金成分3.6wt%的添加劑充分?jǐn)嚢韬蟛⒈?0分鐘。隨后進(jìn)行鐵?；蛘呱澳ｈT造。鑄造件后冷卻到室溫，脫模，并清理鑄表面。鑄造件在900℃進(jìn)行12小時(shí)的均勻化處理，并隨后進(jìn)行隨爐冷卻后就得到高阻尼性能的合金。經(jīng)過(guò)隨爐冷卻后的合金，馬氏體溫度在82℃左右。所得產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度為573MPa，彈性模量為86GPa，屈服強(qiáng)度為293MPa，延伸率為41%，SDC為43%。