CN101280378B

CN101280378B - 一种20-100Hz频段高阻尼铝镁合金及其制备方法

Info

Publication number: CN101280378B
Application number: CN2008100503984A
Authority: CN
Inventors: 吴耀明; 毕广利; 王立民; 杨晓鹏; 王立东; 朱果逸
Original assignee: Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Current assignee: Changzhou Institute Of Energy Storage Materials & Devices
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2028-02-27
Also published as: CN101280378A

Abstract

本发明涉及一种20-100Hz频段高阻尼铝镁合金及其制备方法。本发明合金组成为铝中添加13wt％镁的合金，杂质少于0.05wt％；铸造和热处理分别采用反重力的动态凝固的吸铸技术与感应热处理技术。本发明的目的在于针对阻尼铝镁合金的品种不足，提供一种100赫兹频段内高阻尼铝镁合金及其制备方法。解决工业上可供选择的该频段阻尼合金品种不足的问题。利于满足作为器件的阻尼合金在100赫兹频段内的不同频率，或承载不同重量的重物，或受到不同压应力条件下，通过改变铸造或热处理等手段选择，获取或满足不同的需求，达到本发明的目的。

Description

一种20-100Hz频段高阻尼铝镁合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种20-100Hz频段高阻尼铝镁合金及其制备方法。

背景技术

具有良好的刚度、在宽频段和宽温度区间内有较好阻尼性、合适价格、热处理后阻尼性能降低很小或升高的铝镁合金有着强烈的市场需求。例如。无人侦察机光学系统支撑平台框架及舰船上减振部件、迫切需要材料具有轻量化、阻尼性好、抗腐蚀、高强度和易于热处理或热加工等结构-功能一体化材料。

目前、作为结构-功能一体化材料的铝基阻尼合金存在的主要问题是阻尼效果不良以及品种稀缺；许多情况下，不得不用铸铝、铝合金层压板或铸铝-铸铁预浇件等替代；特别是宽频段或低温铝基高阻尼合金研究开发更加困难，由于铝基合金不同于镁基合金，阻尼性受频率和温度系数影响严重，获得宽频段或室温或低温高阻尼铝合金相对困难，主要原因在于阻尼性与冷、热加工、刚度、强度和韧性等要素平衡优化过程中科学问题复杂和技术壁垒难以攻克。

2004年，中国兵工52所发表了“高阻尼铝合金性能研究”一文。文章揭示，用其新开发的高阻尼铝合金替代ZL104合金(一种铸铝)用于制造坦克车体风扇，能量衰减率达一倍以上，降噪约5-6dB。相关要素平衡优化获得的重要结果为：①合金组成为铝中添加约35wt％的Zn，很少量的Mg和Cu；②共振频段为1-4Hz下，60℃时阻尼系数Q^-1为0.006，10℃-20℃温区内阻尼系数Q^-1仍能达到0.005；③合金密度约为3.5g/cm³；④合金抗拉强度(σ_b)约为325MPa、伸长率为5.7％。显然该合金相对不足表现在：阻尼系数过小，停留在10^-3数量级；合金密度过大，超出常规铝合金密度(平均2.8g/cm³)的25％(兵器材料科学与工程[J]，2004年，27卷，1期，P13-15)。

1989年，中国专利局公开了中国东南大学申请的题为“高耐磨、耐蚀、高阻尼铝锌铸造合金”的87105901.0号专利，该专利揭示的铝基代表性合金及其相关性能为：合金组成为：Al为74.2wt.％、Cu为0.75wt.％、Si为3wt.％、RE为0.21wt.％和Zn为22wt.％；阻尼系数Q^-1为0.0022；由于该专利文件撰写简单，其阻尼系数Q^-1获得所采用频率并未给出。显然，该专利在组成、设计等多方面与本发明显著不同；不构成对本发明新颖性限制。

通常说来，铝基阻尼合金在0℃-250℃温区内阻尼系数随温度升高而增大，获得室温或低温高阻尼铝合金非常困难。2002年，美国专利商标局公开了德国戴姆勒-克莱斯勒(DaimlerChrysler AG)公司申请的题为“高强、高阻尼金属材料及其制备方法”的USP6,346,132号专利。该专利揭示：在德国牌号ENAW6061铝合金(名义组成为：0.4-0.8wt.％Si、0.7wt.％Fe、0.15-0.4wt.％Cu、0.15wt.％Mn、0.8-1.2wt.％Mg、0.04-0.35wt.％Cr、0.25wt.％Zn、0.15wt.％Ti、Al余量)中混入一半或其它量的Ti-Ni粉(Ti_50.1Ni_49.9)或混入一定量Cu-Zn-Al合金粉(Cu₆₀Zn₂₁Al₁₉)制造出阻尼材料。该发明的优点在于：在-50℃-+200℃温区内材料阻尼效果良好。特别突出的优点是获得了低温(-50℃)高阻尼金属材料。显然，该发明相对不足表现在：①平衡优化过分注重功能特性(阻尼特性)，结构材料特性考虑不足，诸如韧性等。所以，该发明材料本质上很难归属到“合金”，只能按照该发明自身定位、“金属复合材料”为其归属领域。②其添加的Ti-Ni粉属于一种贮氢合金粉，其吸氢特性使该发明的金属材料在使用中、因吸氢而产生“氢脆”，会给器件带来很大安全隐患。显然，该发明金属复合材料与本发明的“合金”的IPC分类等都不同，不构成对本发明新颖性的限制。

将上述铝合金中机械添加Ti-Ni微粉或金属间化合物的方式改变成原位反应添加，同样可以使阻尼系数为10^-3数量级的低阻尼铸铝或硬铝的阻尼系数提高一个数量级。2004年，中国专利局公开了题为“TiB₂/Al高阻尼复合材料及其制备工艺”的200310122739.1号专利，该发明利用原位反应，在熔炼铸铝或硬铝(含Si为4～13％以及少量其它元素)过程中生成0.1～20％的TiB₂，所获得的复合材料阻尼系数Q^-1最大值达到0.04，即10^-2数量级(测定频率条件未揭示)。显然，该发明的复合材料也不构成对本发明合金的新颖性限制。

从上世纪60年代至上世纪末，世界许多国家仍未开发出特别理想的高阻尼铝基合金，实际应用中大多用铸铝代替，因此公开和发表较多关于铸铝改性用于铝基阻尼合金的专利或文章。其中：

1978年，美国专利商标局公开了加拿大铝包装研发公司(Alcan Research and DevelopmentLimited)发明的题为“金属合金制品的生产改进”的USP 4,126,486号专利。该发明通过在铝中添加9wt.％Si和少量其它金属元素，得到较好刚度和易热加工的铸铝合金新组成，但该发明根本没有提及阻尼性能。十年后，日本电磁合金基础研究研究所(The Foundation：The Research Instituteof Electric and Magnetic Alloys，仙台分部)注意到该工业合金的阻尼性能，并在1987年对以上发明稍微改进，测定了阻尼系数，在美国专利商标局公开了题为“高阻尼合金及其生产工艺”的USP 4,684,414号专利。日本在USP 4,684,414号专利中揭示：Al-9Si系高阻尼铝基合金在1Hz下可获得阻尼系数Q^-1约为0.002的数值。在Al-9Si系合金基础上，日本进行改进的类似专利还有：如1989年，美国专利商标局公开了日本电磁合金基础研究研究所(东京分部)发明的题为“高阻尼合金及其生产工艺”的USP 4,859,252号专利等。显然，以上发明的Al-9Si系合金与本发明的合金组成、刚度、强度和韧性等优化设计方面显著不同，不构成对本发明新颖性的限制。

由于开发理想的高阻尼铝基合金比较困难，用铸铝356(ZL356)或铸铝107(ZL107)的代替研究和应用至今仍在继续。通过优化热处理工艺，使ZL356中块状Si析出相球化，可使阻尼系数从10^-4数量级提高到10^-3数量级，例如：在频率为237Hz，对于ZL356铸铝通过优化热处理，其阻尼系数Q^-1达到0.00113(兵器材料科学与工程[J]，2003年，26卷，6期，P10-18)。2006年，中国专利局公开了题为“一种铝合金减震筒生产工艺”的200610050636.2号专利，该发明揭示了对铸铝107(ZL107)生产工艺的改进。上述针对以添加Si为主的铸铝研究或发明不构成对本发明新颖性的限制。

用低阻尼铸铝和铸铁混合使用的复合阻尼合金也有发明，如将Al-Si-Cu-Mg系铸铝合金液倾倒进球墨铸铁构件中、铸造出铸铝-铸铁复合阻尼器件，这在1999年美国专利商标局公开的题为“改善阻尼性的铝合金内插件及其制备方法”的USP 5,976,709号专利中有所揭示。另外，将“橡胶钢板”作为阻尼材料使用的原理移植到铝合金层压板上，也有较多文章报道和专利公开。例如：1993年，中国专利局公开的题为“高阻尼铝合金层压复合板”的CN91106755.8号专利；1999年，日本专利局公开的题为“易热成型阻尼铝板-树脂的三明治形复合材料”的JP11221876号专利；2007年，中国专利局公开的题为“低模量高阻尼无定形碳纤维铝基复合材料及其制备方法”的CN200610010600.1号专利等。这些复合材料或复合材料得到的构件、不构成对本发明合金的新颖性限制。

与本发明铝中添加13wt％镁合金组成相关的专利或技术：

①、1899年，英国专利局公开了题为“铝和镁的合金新改进”的GB189824878号(原GB24,878 号)专利.该专利申请保护铝中添加10wt.％-30wt.％镁的铝-镁合金配方，并在该专利中揭示，铝中添加10wt.％-20wt.％镁为较好的选择，铝中添加10wt.％-15wt.％镁的铝-镁合金锻造后效果更佳。同时、对Al₂Mg相(不稳定相)作用进行讨论。该发明没有涉及阻尼性研究，这与当时(距今109年前)合金中阻尼的概念没有诞生或很少关注有关。事实上，在该发明公开6年后，即1904年、在发明专利中同时检索“阻尼和铝”的关键词才检索到damping(阻尼)一词；亦：damping与铝或合金相关一词出现在1905年英国专利局公开了题为“石印机上铝旋压辊阻尼性相关改进”(ImprovedDamping Roller for Aluminium Rotary Presses，Lithographic Machines and the like)的GB190417701号(原GB 17,701号)专利中，该专利(GB 17,701)中涉及的阻尼(damping)与铝或其合金也不相关，而指用橡胶改进增加铝旋压辊的阻尼性，所以，上述两个专利也不构成对本发明的新型合金的新颖性限制。

②、“二战”后不久，前苏联将铝中添加10.5wt.％-13wt.％镁和其它强化元素的合金列入工业牌号，如AЛ22牌号铝合金、其名义组成为：Mg为10.5～13wt％、Si为0.8～1.2wt％、Zr为0.2wt％、Zn为0.1wt％、Fe为0.03～0.07wt％、Ti为0.05～0.15wt.％)的铝合金。从AЛ22铝合金组成可知：AЛ22铝合金中添加增加合金硬度、刚度和强度的Si和Zr等元素，显然，该合金设计瞄准目标为结构材料。

发明内容

本发明的铝镁基合金的组成没有添加“强钉扎作用”Zr等降低阻尼性的元素，合金设计瞄准目标为结构-功能(阻尼)一体化材料。所以，尽管AЛ22铝合金Mg添加量的上限包含本发明合金的Mg添加量，但合金的设计和使用目标有根本性的不同，不构成对本发明的新型合金的新颖性限制。

本发明的目的在于提供一种20-100Hz频段高阻尼铝镁合金及其制备方法。解决工业上可供选择的该频段阻尼铝镁基合金品种不足的问题。

本发明设计原理：

(1)、阻尼合金实用化定位在“结构-功能(阻尼)一体化材料”，平衡结构材料与功能(阻尼)材料的各自需求为合金优化的核心和关键，在此前提下，优化结构与功能材料、满足二者各自需求的设计理念和解决优化问题切入点，本发明选择在“铝中添加13wt.％镁”，原理在于：前人在研究铝-镁二元合金作为结构材料的相关研究结果表明：在铝中分别添加镁为1wt.％、2wt.％、3wt.％……10wt.％、12wt.％、13wt.％、14wt.％……过程中，表现出随着镁添加量增加，结构材料相关的硬度或抗拉强度等增加；在铝中镁添加量达到13wt.％Mg时，结构材料相关的硬度或抗拉强度等出现最大值；超过13wt.％Mg，例如14wt.％的Mg，结构材料相关的硬度或抗拉强度等指标快速下降。显然，在铝中镁添加量达到13wt.％Mg为对应点，选作结构材料相关的硬度或抗拉强度等的最大值点，也是作为结构材料性能下降的“拐点”；根据阻尼本质上与结构材料中“缺陷”相关学说，有理由认为该“拐点”即在铝中镁添加量达到13wt.％Mg时的对应点也是“强阻尼”产生的“出生点”之一，或认为其是结构-功能(阻尼)优化中的平衡点、或解决优化问题切入点和满足结构与功能材料二者各自需求理应选取的中点或重点。这是本发明确定“铝中添加13wt.％镁”，即合金组成为Al-13wt.％Mg的主要原因之一。其它原因，诸如：铝中每添加1wt％的镁、铝基合金密度降低约0.01，有利于本发明合金轻量化。国际市场铝锭和镁锭价格相同条件下，铝中每添加1wt％的镁，铝镁合金铸件的金属原料成本下降0.65％；利于本发明合金保持原料低成本优势等为相对次要原因。

(2)、铝中添加10wt.％以上的Mg，必然产生大量的β相(Al₃Mg₂)，也必然产生大量不稳定相，如Al₂Mg和AlMg等，同时也难以避免产生少量或微量稳定的Mg₁₇Al₁₂相，这些不稳定和稳定相为“弱钉扎作用”或“中等强度钉扎作用”相，为本发明合金的“阻尼因子”奠定高品质基础；这些“弱钉扎作用”相随着外界能量的输入，还可以出现一系列转化(参考文献Journal of alloys andcompounds，2001年，320卷，P93-102；)，转化吸收外界能量也可成为“阻尼因子发挥阻尼功能的动态要素”之一；本发明附图8-10分别从不同角度对这些不稳定相和稳定相的存在、系列转化和与力学性能中断裂源之间关系等给予了揭示。

本发明提供的一种20-100Hz频段高阻尼铝镁合金，其组成为：Mg为13wt％，杂质元素Fe、Ni、Cu和Si的总量小于0.05wt％，用Al平衡总量到100wt％。

一种20-100Hz频段高阻尼铝镁合金的制备方法其特征在于，步骤和条件如下：

以纯度99.9％的Al锭和Mg锭为原料，Al锭和Mg锭经分割、除油、干燥和去除氧化皮得到块状料；按照通式Al-13wt％Mg配比进行称量和配料；合金熔炼在电阻炉中进行，将铁坩埚放入到电阻炉中，升温至750℃，投入Al总投料重量的4/5的铝块状料，其余1/5的铝锭料压在镁料块的上方，与镁锭料块组成“铝-镁料块合并体”，待此前投入的铝料完全熔化后，一起投入已经熔化的铝液中，投入方式为将该“铝-镁料块合并体”用夹料钳锁紧，并使其浸没于铝液面之下直至该“铝-镁料块合并体”全部融化；炉料全部融化后搅拌20秒，并降温至720℃；在720℃下合金液静置20分钟，将吸铸管顶端伸到合金液中，分别用慢速真空吸铸或快速真空吸铸方式得到合金棒；其慢速真空吸铸条件为：8秒吸铸合金棒长度达到1米；快速真空吸铸条件为：2秒吸铸合金棒长度达到1米，得到得到一种合金棒；取合金棒进行高频感应热处理，其感应热处理条件为：长度为200mm的合金棒在直径为60mm的感应线圈中，以输入感应线圈中功率为1.3千瓦的感应加热功率加热3分钟，随后，将被加热的合金棒分别投入90℃的热水或15℃的冷水中淬火；淬火后合金棒重新放回到感应线圈中仍以0.9千瓦功率加热0.2-1分钟进行退火，该被退火的热合金棒从感应线圈中取出后自然冷却到室温，得到一种20-100Hz频段高阻尼铝镁合金。

将铸态和热处理后的合金棒进行机械加工，分别在MAK-04型粘弹分析仪上测定阻尼性能和在力学测试设备上测定力学性能等。

本发明的制备方法优点在于：1、本发明合金在0-100Hz频段内阻尼系数高，利于满足海、陆、空国防和民用相关阻尼合金器件对该阻尼频段的高阻尼性要求。本发明附图1-2给出100Hz、80Hz、60Hz、40Hz、20Hz和10Hz的阻尼系数具体数值随频率、温度的变化趋势；由图可见：阻尼系数绝对值达到10^-2数量级、属于高阻尼合金；阻尼系数随频率减小而有增大趋势，在小于20Hz或10Hz可望得到更大阻尼系数值。通常说来，设计无人侦察机上的电视摄像设备减震系统，注重60Hz频率；该频率由转速为360转/分的飞机发动机引起。设计舰载雷达部件、注重舰船5-16Hz正弦振动、8-16Hz中叶频的基频和在12Hz附近对设备产生振动放大等。设计超精密装置隔振系统或MEMS制造平台、要求能够克服振动频率在0-100Hz内的环境微振动干扰。该“环境微振动干扰主要包括：大地脉动型地面振动(0-1Hz)、工作人员走动所引起的振动(1-3Hz)、通风管道和电动机所引起的振动(6-65Hz)和在地震中建筑物的摆动或航母的摆动(10-100Hz)”。由于铝基阻尼合金的阻尼因子与频率有关、并且难以获得宽频段的阻尼系数，所以，本发明在0-100Hz频段，尤其在是20-100Hz频段内有如此之好阻尼系数，被列为本发明的优点之一

2、本发明设计采用二元合金，而没有添加更多的调节或强化元素，遵循中国古代老子的“大道至简至易，至精至徽”的设计理念，优点表现在仅有Al和Mg两种元素，合金生成强化相品种相对少，对析出相的认知相对容易或对析出相的转变规律易于把握，这既便于对本发明进一步改进，也便于用热处理或冷加工等多种方式调节、优化或满足结构与功能材料平衡点的需求。另外，本发明采用吸铸、感应热处理增加阻尼性或强度等工艺具有方法简单、高效等优点；这在本发明附图1和图2的曲线对比中均有揭示。

3、阻尼合金轻量化和低成本效果显著。铝中每添加1wt％的镁，铝基合金密度降低约0.01。市场上常用铝合金密度平均在2.8g/cm³左右，而本发明合金与其相比密度降低范围约为6.5％-7.2％。国际市场铝锭和镁锭价格相同条件下，铝中每添加1wt％的镁，铝镁合金铸件的金属原料成本下降0.65％；只要国际市场镁锭价格不大于铝锭同期价格1.55倍，本发明Al-13Mgwt％合金就具有铸件原料成本低的优势。

附图说明

图1是本发明的20-100Hz频段高阻尼铝镁合金在温度为室温频率为20-100Hz频段的频率与阻尼系数关系曲线。图1中曲线(1)为热处理态合金、(2)为铸态合金。

图2是本发明20-100Hz频段高阻尼铝镁合金的的温度与阻尼系数之间关系曲线图。图2中曲线(1)的频率为10Hz、(2)的频率为20Hz。

图3是本发明铸态20-100Hz频段高阻尼铝镁合金的代表性金相照片。

图4是本发明铸20-100Hz频段高阻尼铝镁合金的典型X-射线衍射(XRD)分析结果。

图5是本发明铸态20-100Hz频段高阻尼铝镁合金的典型压缩应力-应变曲线图。

图6是本发明铸态20-100Hz频段高阻尼铝镁合金的压缩呈现脆性断裂代表性照片。

图7是本发明由快速吸铸的铸态20-100Hz频段高阻尼铝镁合金的拉伸应力-应变曲线图。

图8是本发明铸态20-100Hz频段高阻尼铝镁合金的拉伸断口处侧面金相照片。箭头所指为(Al₃Mg₂)相。

图9是本发明铸态20-100Hz频段高阻尼铝镁合金SEM照片。图9中(1)位置为晶界分析点、(2)为析出物杂质分析点。

图10是本发明铸态20-100Hz频段高阻尼铝镁合金的典型热分析结果。图12中曲线(1)为DTA(差热分析)曲线、(2)为TGA(热重分析)曲线。

具体实施方式

实施例1

以纯度99.9％的Al锭和Mg锭为原料，Al锭和Mg锭经分割、除油、干燥和去除氧化皮得到块状料；按照通式Al-13wt％Mg配比进行称量和配料；合金熔炼在电阻炉中进行，将铁坩埚放入到电阻炉中，升温至750℃，投入Al总投料重量的4/5的铝块状料，其余1/5的铝锭料压在镁料块的上方，与镁锭料块组成“铝-镁料块合并体”，待此前投入的铝料完全熔化后，一起投入已经熔化的铝液中，投入方式为将该“铝-镁料块合并体”用夹料钳锁紧，并使其浸没于铝液面之下直至该“铝-镁料块合并体”全部融化；炉料全部融化后搅拌20秒，并降温至720℃；在720℃下合金液静置20分钟，将吸铸管顶端伸到合金液中，用慢速真空吸铸真空吸铸方式得到合金棒；其慢速真空吸铸条件为：8秒吸铸合金棒长度达到1米，得到一种合金棒。

取合金棒进行高频感应热处理，其感应热处理条件为：长度为200mm的合金棒在直径为60mm的感应线圈中，以输入感应线圈中功率为1.3千瓦的感应加热功率加热3分钟，随后，将被加热的合金棒分别投入90℃的热水中淬火；淬火后合金棒重新放回到感应线圈中仍以0.9千瓦功率加热1分钟进行退火，该被退火的热合金棒从感应线圈中取出后自然冷却到室温，得到20-100Hz频段高阻尼铝镁合金合金棒。

将得到的该20-100Hz频段高阻尼铝镁合金棒合金进行机械加工，在MAK-04型粘弹分析仪上测定阻尼性能和在力学测试设备上测定力学性能。在温度为室温、频率为20Hz、40Hz、60Hz、80Hz和100Hz下，该慢速吸铸和感应退火1分钟及热水中淬火合金棒阻尼系数列于表1。

表1实施例1中慢速吸铸和感应退火1分钟及热水中淬火合金棒

在20～100Hz频段内阻尼系数(tanδ)

条件 20Hz 40Hz 60Hz 80Hz 100Hz

慢速吸铸和感应退火1分钟及热水 0.504 0.0475 0.0427 0.0387 0.0347

中淬火合金棒阻尼系数(tanδ)

室温下，该慢速吸铸和感应退火1分钟及热水中淬火合金棒抗拉强度(σ_b)为292MPa、屈服强度(σ_0.2)为221MPa，伸长率为5.7％。

实施例2

与实施例1所不同的是：采用将被加热的合金棒投入15℃的冷水中淬火和退火时间为0.2分钟，其余操作同实施例1。室温下该“慢速吸铸和感应退火1分钟及冷水中淬火合金棒”的阻尼系数列于表2。

表2实施例2中慢速吸铸和感应退火0.2分钟及冷水中淬火合金棒

在20～100Hz频段内阻尼系数(tanδ)

条件 20Hz 40Hz 60Hz 80Hz 100Hz

慢速吸铸和感应退火0.2分钟及冷 0.0517 0.0461 0.0406 0.0389 0.0351

水中淬火合金棒阻尼系数(tanδ)

室温下，该慢速吸铸和感应退火0.2分钟及冷水中淬火合金棒的抗拉强度(σ_b)为258MPa、屈服强度(σ_0.2)为207MPa，伸长率为6.9％。

实施例3

与实施例1所不同的是：取消高频感应热处理步骤，直接将合金棒进行机械加工测定阻尼和力学性能，以便于与高频感应热处理阻尼和力学参数对比或确定实际应用中根据实际需要是否直接选择合金棒进行应用。其余操作同实施例1。室温下该慢速吸铸合金棒的阻尼系数列于表3。

表3实施例3中取消高频感应热处理的慢速吸铸合金棒

在20～100Hz频段内阻尼系数(tanδ)

条件 20Hz 40Hz 60Hz 80Hz 100Hz

取消高频感应热处理的慢速吸铸合 0.0503 0.0391 0.0307 0.0279 0.0253

金棒阻尼系数(tanδ)

室温下，该取消高频感应热处理的铸态慢速合金棒压缩强度(σ_b)为525MPa、屈服强度(σ _0.2)为334Mpa；维氏硬度124HV；布氏硬度98HB；浮力法测定密度为2.56g/cm³。

实施例4

与实施例1所不同的是：取消高频感应热处理步骤，并用快速真空吸铸真空吸铸方式得到合金棒；其快速真空吸铸条件为：2秒吸铸合金棒长度达到1米，再直接将合金棒进行机械加工测定阻尼和力学性能，以便于与高频感应热处理阻尼和力学参数对比或快、慢速真空吸铸真空吸铸方式对比或确定实际应用中根据实际需要是否直接选择合金棒进行应用。其余操作同实施例1。室温下该快速吸铸合金棒的阻尼系数列于表4。

表4实施例4中取消高频感应热处理的快速吸铸合金棒

在20～100Hz频段内阻尼系数(tanδ)

条件 20Hz 40Hz 60Hz 80Hz 100Hz

取消高频感应热处理的快速吸铸合 0.0526 0.0356 0.0352 0.0208 0.0197

金棒阻尼系数(tanδ)

室温下，该取消高频感应热处理的铸态快速吸铸合金棒的抗拉强度(σ_b)为197MPa、屈服强度(σ_0.2)为167MPa，伸长率为5.6％；密度为2.54g/cm³。

实施例5

与实施例1所不同的是：用快速真空吸铸真空吸铸方式得到合金棒；快速真空吸铸条件为：2秒吸铸合金棒长度达到1米，得到得到一种合金棒，然后再用高频感应热处理得到，其中感应退火0.5分钟

表5实施例5中快速吸铸和感应退火0.5分钟及热水中淬火合金棒

在20～100Hz频段内阻尼系数(tanδ)

条件 20Hz 40Hz 60Hz 80Hz 100Hz

快速吸铸和感应退火0.5分钟及热 0.529 0.0494 0.0465 0.0401 0.0368

水中淬火合金棒阻尼系数(tanδ)

室温下，该快速吸铸和感应退火0.5分钟及热水中淬火合金棒压缩强度(σ_b)为514MPa、屈服强度(σ_0.2)为312MPa，密度为2.57g/cm³。

Claims

1.一种20-100Hz频段高阻尼铝镁合金，其特征在于，其组成为：Mg占13wt％，杂质元素Fe、Ni、Cu和Si的总量小于0.05wt％，用Al平衡总量到100wt％；所述的铝镁合金是由如下的方法制备的：

以纯度99.9％的Al锭和Mg锭为原料，Al锭和Mg锭经分割、除油、干燥和去除氧化皮得到块状料；按照通式Al-13wt％Mg配比进行称量和配料；合金熔炼在电阻炉中进行，将铁坩埚放入到电阻炉中，升温至750℃，投入Al总投料重量的4/5的铝块状料，其余1/5的铝锭料压在镁料块的上方，与镁锭料块组成“铝-镁料块合并体”，待此前投入的铝料完全熔化后，一起投入已经熔化的铝液中，投入方式为将该“铝-镁料块合并体”用夹料钳锁紧，并使其浸没于铝液面之下直至该“铝-镁料块合并体”全部融化；炉料全部融化后搅拌20秒，并降温至720℃；在720℃下合金液静置20分钟，将吸铸管顶端伸到合金液中，分别用慢速真空吸铸或快速真空吸铸方式得到铸态合金棒；其慢速真空吸铸条件为：8秒吸铸合金棒长度达到1米；快速真空吸铸条件为：2秒吸铸合金棒长度达到1米；取合金棒进行高频感应热处理，其感应热处理条件为：长度为200mm的合金棒在直径为60mm的感应线圈中，以输入感应线圈中功率为1.3千瓦的感应加热功率加热3分钟，随后，将被加热的合金棒分别投入90℃的热水或15℃的冷水中淬火；淬火后合金棒重新放回到感应线圈中仍以0.9千瓦功率加热0.2-1分钟进行退火，该被退火的热合金棒从感应线圈中取出后自然冷却到室温，得到一种20-100Hz频段高阻尼铝镁合金。