CN100582270C - 一种多元合金的高阻尼钛合金 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多元合金的高阻尼钛合金，该合金是采用海绵钛、电解镍、无氧铜、金属锆和少量的稀土钇按设计成份压制成电极，将所述电极用常规真空感应熔炼炉熔炼成多元合金的高阻尼钛合金，所述高阻尼钛合金成份为：Ni：25～30%，Cu：25～30%，Zr：1～5%，Y：0.01～0.20%，余量为Ti和不可避免的杂质。本发明的阻尼性能是现有Ti-Ni-Cu-Y系阻尼合金所能达到的最优性能的2倍以上，且力学性能相当，其生产方式采用常规的生产方式，易于实施。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛合金，特别是涉及一种多元合金的高阻尼钛合金。
背景技术
目前高阻尼合金可分为复相型、强铁磁型、孪(双)晶型和位错型四类。有代表性的复相型合金有铸铁、Al-Zn和Fe-C-Si合金，缺点是强度低，不耐腐蚀。有代表性的强铁磁型合金有纯铁、Co-Ni和Fe-Cr-Al，阻尼性能一般为比阻尼系数SDC约为20％到30％，缺点是阻尼性能与外界磁场强度密切相关。孪(双)晶型合金高阻尼合金主要有Mn-Cu、Ti-Ni和Cu-Al-Ni等。阻尼性能一般为比阻尼系数SDC约为30％到40％。典型的位错型阻尼合金有Mg、Mg-Si和Mg-Zr合金，阻尼性能一般为比阻尼系数SDC约为40％到60％，但这类合金的缺点是耐蚀性能比较差。如果需要考虑耐蚀性能和强度，TiNi合金因其具有优异的综合性能得到了人们更多的关注，而TiNiCu合金用高达30％的Cu来替代Ni，Cu的加入抑制了相变温度对成分的敏感性，加快了合金对温度场的响应速度。在TiNiCu系列合金中，Ti50Ni25Cu25不仅具有TiNi及TiNiCu系合金优异的形状记忆等特性，高含量的Cu的加入大大降低试验研究和使用成本，并且还展示出很高的阻尼减振能力，当测试频率为1Hz，温度为室温，应变为0.005％时，表征高阻尼性能的相位差角正切值tanΦ约为0.115。中国科学院金属所还探索了稀土元素铱(Y)对Ti50Ni25Cu25合金阻尼性能的影响，发现稀土元素钇(Y)可以在一定程度上提高Ti50Ni25Cu25合金的阻尼性能，比如在上述试验条件下，本发明发现在原有Ti50Ni25Cu25和Ti50Ni25Cu25Y基础上添加一定量的金属锆(Zr)，表征高阻尼性能的相位差角正切值tanΦ约为0.13，能显著提高Ti50Ni25Cu25合金的室温阻尼性，在上述试验条件下，t a nΦ最高可达到0.245。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种其阻尼性能是现有Ti-Ni-Cu系阻尼合金所能达到的最优性能的2倍以上，且力学性能相当的多元合金的高阻尼钛合金。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多元合金的高阻尼钛合金，其特征在于该合金由以下重量百分数的原料组成：Ni：25～30％，Cu：25～30％，Zr：1～5％，Y：0.01～0.20％，余量为Ti和不可避免的杂质。所述复合箔材的原料组成按重量百分比计为：Cu10％～20％，Ni10％～20％，其余为Ti；所述高阻尼是指表征钛合金阻尼性能的相位差角正切值tanΦ≥0.14。
本发明优选的技术方案是：一种多元合金的高阻尼钛合金，其特征在于该合金由以下重量百分数的原料组成：Ni：26～29％，Cu：26～29％，Zr：1～4％，Y：0.1～0.20％，余量为Ti和不可避免的杂质；所述高阻尼是指表征钛合金阻尼性能的相位差角正切值tanΦ≥0.14。
本发明合金是采用海绵钛、电解镍、无氧铜、金属锆和少量的稀土钇按设计成份压制成电极，将所述电极用常规真空感应熔炼炉熔炼成多元合金的高阻尼钛合金。熔炼后的多元合金的高阻尼钛合金采用单一浇注或单一浇注与线切割相结合的方式，获得所需尺寸和规格的减震部件。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明的阻尼性能是现有Ti-Ni-Cu-Y系阻尼合金所能达到的最优性能的2倍以上，且力学性能相当，其生产方式采用常规的生产方式，易于实施；合金熔炼后，采用单一浇注或单一浇注与线切割相结合的方式，获得所需尺寸和规格的减震部件，其阻尼性能tanΦ≥0.14；室温下压缩屈服强度≥2130MPa。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
以下实施例中减震部件的阻尼性能均采用单悬臂法进行测试，试验条件均为：频率是1Hz，温度是室温，应变是0.005％。
实施例1：
本实施例是采用海绵钛、电解镍、无氧铜、金属锆和少量的稀土钇(Y)按设计成份压制成电极，将所述电极用常规真空感应熔炼炉熔炼成多元合金的高阻尼钛合金。高阻尼钛合金成份为Ni：25％，Cu：25％，Zr：1％，Y：0.1％，余量为Ti和不可避免的杂质。合金熔炼后，采用单一浇注或单一浇注与线切割相结合的方式，获得所需尺寸和规格的减震部件，其阻尼性能为：tanΦ＝0.21；室温下压缩屈服强度σs＝2510MPa。
实施例2：
本实施例是采用海绵钛、电解镍、无氧铜、金属锆和少量的稀土钇按设计成份压制成电极，将所述电极用常规真空感应熔炼炉熔炼成多元合金的高阻尼钛合金。高阻尼钛合金成份为Ni：25％，Cu：25％，Zr：2％，Y：0.1％，余量为Ti和不可避免的杂质。合金熔炼后，采用单一浇注或单一浇注与线切割相结合的方式，获得所需尺寸和规格的减震部件，其阻尼性能为：tanΦ＝0.24；室温下压缩屈服强度σs＝2810MPa。
实施例3：
本实施例是采用海绵钛、电解镍、无氧铜、金属锆和少量的稀土钇按设计成份压制成电极，将所述电极用常规真空感应熔炼炉熔炼成多元合金的高阻尼钛合金。高阻尼钛合金成份为Ni：25％，Cu：25％，Zr：4％，Y：0.1％，余量为Ti和不可避免的杂质。合金熔炼后，采用单一浇注或单一浇注与线切割相结合的方式，获得所需尺寸和规格的减震部件，其阻尼性能为：tanΦ＝0.19；室温下压缩屈服强度σs＝2320MPa。
实施例4：
本实施例是采用海绵钛、电解镍、无氧铜、金属锆和少量的稀土钇按设计成份压制成电极，将所述电极用常规真空感应熔炼炉熔炼成多元合金的高阻尼钛合金。高阻尼钛合金成份为Ni：30％，Cu：25％，Zr：2％，Y：0.1％，余量为Ti和不可避免的杂质。合金熔炼后，采用单一浇注或单一浇注与线切割相结合的方式，获得所需尺寸和规格的减震部件，其阻尼性能为：tanΦ＝0.23；室温下压缩屈服强度σs＝2230MPa。
实施例5：
本实施例是采用海绵钛、电解镍、无氧铜、金属锆和少量的稀土钇(Y)按设计成份压制成电极，将所述电极用常规真空感应熔炼炉熔炼成多元合金的高阻尼钛合金。高阻尼钛合金成份为Ni：25％，Cu：30％，Zr：2％，Y：0.01％，余量为Ti和不可避免的杂质。合金熔炼后，采用单一浇注或单一浇注与线切割相结合的方式，获得所需尺寸和规格的减震部件，其阻尼性能为：tanΦ＝0.245；室温下压缩屈服强度σs＝2130MPa。
实施例6：
本实施例是采用海绵钛、电解镍、无氧铜、金属锆和少量的稀土钇按设计成份压制成电极，将所述电极用常规真空感应熔炼炉熔炼成多元合金的高阻尼钛合金。高阻尼钛合金成份为Ni：26％，Cu：29％，Zr：5％，Y：0.1％，余量为Ti和不可避免的杂质。合金熔炼后，采用单一浇注或单一浇注与线切割相结合的方式，获得所需尺寸和规格的减震部件，其阻尼性能为：tanΦ＝0.14；室温下压缩屈服强度σs＝2380MPa。
实施例7：
本实施例是采用海绵钛、电解镍、无氧铜、金属锆和少量的稀土钇按设计成份压制成电极，将所述电极用常规真空感应熔炼炉熔炼成多元合金的高阻尼钛合金。高阻尼钛合金成份为Ni：29％，Cu：26％，Zr：2％，Y：0.1％，余量为Ti和不可避免的杂质。合金熔炼后，采用单一浇注或单一浇注与线切割相结合的方式，获得所需尺寸和规格的减震部件，其阻尼性能为：tanΦ＝0.20；室温下压缩屈服强度σs＝2200MPa。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (2)
1.一种多元合金的高阻尼钛合金，其特征在于该合金由以下重量百分数的原料组成：Ni：25～30％，Cu：25～30％，Zr：1～5％，Y：0.01～0.20％，余量为T i和不可避免的杂质；所述高阻尼是指表征钛合金阻尼性能的相位差角正切值tanΦ≥0.14。
2.按照权利要求1所述的一种多元合金的高阻尼钛合金，其特征在于该合金由以下重量百分数的原料组成：Ni：26～29％，Cu：26～29％，Zr：1～5％，Y：0.1～0.20％，余量为Ti和不可避免的杂质；所述高阻尼是指表征钛合金阻尼性能的相位差角正切值tanΦ≥0.14。
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