CN106756347A

CN106756347A - 一种具有能细化锰基m2052高阻尼合金晶粒的添加剂及其使用方法

Info

Publication number: CN106756347A
Application number: CN201611099828.2A
Authority: CN
Inventors: 刘亚军; 曹帅; 郭强
Original assignee: Foshan Xinrui Kechuang Metal Material Co Ltd
Current assignee: Foshan Xinrui Kechuang Metal Material Co Ltd
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2017-05-31

Abstract

本发明公开了一种具有能细化Mn基M2052高阻尼合金晶粒的添加剂及其使用方法，由如下重量百分数的组分组成：Ti:1‑4%,Y:1‑2%,Nd:0.1‑0.4%,Hf:0.2‑0.8%,Mg:0.2‑0.4%,Eu:0.3‑0.6%,Ce:0.1‑0.3%，余量为Al。在保证现有Mn基M2052阻尼合金力学性能的基础上，将该合金的晶粒在铸造后从50微米左右降低到40微米左右，在锻造和轧制并在450℃保温4个小时后，从35微米降低到23微米左右。孪晶的体积百分数从原有的30%左右，提高到了50%左右。阻尼性能SDC从45%提高到了60‑65%左右。

Description

一种具有能细化锰基M2052高阻尼合金晶粒的添加剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及高阻尼合金技术，具体地说，涉及一种高阻尼合金添加剂。

背景技术

现代工业的发展日新月异，各类机械的数量和种类都朝着大功率和高速方向发展。但是机械在运行过程中产生的振动和噪音问题越来越突出，并引起了相关领域的广泛关注。振动和噪音不仅可以降低设备的使用寿命，还会对生态环境进行噪声污染，严重损害人民的身心健康。在交通，能源，通讯和电力等领域，控制振动和减少噪音已经成为亟待解决的工程问题。机械噪音的治理不仅是劳动保护和环境保护工作中的紧迫任务，也是提高机械产品质量的重要解决方案。

传统的隔声和吸声等解决方案，增加装备的空间和重量。减振降噪的最新发展趋势在源头处入手。将产生振动和噪音的部件用能够吸收振动并将振动的能量转换为热能的材料制成，就可以将机械振动控制在刚产生之后，达到减振降噪的效果。近年来发展迅速的高阻尼合金就是这类能吸收振动能量的材料。常见的高阻尼合金按照分类有铁基的高阻尼合金，代表类型为Fe-Cr-Al体系，Fe-Mn体系以及Fe-Si-Al体系等；铝基高阻尼合金，代表类型为Al-Zn体系，Al-Mg体系和Al-Si体系等；锰基高阻尼合金，代表体系为Mn-Cu,Mn-Fe和Mn-Ni等体系。

受到关注和应用范围最广的是日本的M2052合金（Cu：22.1%，Ni：5.24%，Fe：1.93%，Mn余量）。该种合金由于具有理想的力学性能（屈服强度280MPa，断裂强度560MPa，延伸率42%）和阻尼性能（SDC=45%）。优异的力学性能和阻尼性能的结合使得该类合金大量用于能源，通讯，电力，交通等行业，起到了减振降噪的效果。M2052高阻尼合金高阻尼的来源在于大量的孪晶在外力的作用下的驰豫运动所带来的能量耗散。如何在现有的M2052合金成分的基础上通过冶炼过程中添加的添加剂来进一步提升合金的阻尼性能，是目前阻尼合金设计领域的亟待解决的关键问题。本专利提出了一种用于M2052合金冶炼时的一种添加剂，可以有效的减小合金在铸造以及锻造后的晶粒度，大大提高生成的孪晶体积分数。采用该添加剂和随后的热加工和热处理工艺可以在维持现有的M2052合金力学性能的基础上，阻尼性能得到大幅度提升，达到60-65%以上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有能细化Mn-Cu高阻尼合金晶粒的添加剂及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有能细化锰基M2052高阻尼合金晶粒的添加剂，由如下重量百分数的组分组成：Ti: 1-4%, Y: 1-2%, Nd: 0.1-0.4%, Hf: 0.2-0.8%, Mg: 0.2-0.4%, Eu: 0.3-0.6%,Ce: 0.1-0.3%，余量为Al。

上述Mn-Cu高阻尼合金为M2052阻尼合金，其重量百分数组分为： Cu：22.1%，Ni：5.24%，Fe：1.98%，Mn余量。

上述添加剂的使用方法，包括如下步骤：采用感应熔炼冶炼，采用氩气保护以及使用冰晶石坩埚；熔化后在1250-1350℃下投入Mn-Cu高阻尼合金重量比为1-4%的添加剂，并保温10分钟充分利用电磁搅拌；随后进行水冷模具或者水玻璃模具浇铸，铸造后冷却到室温，脱模，并清理铸表面。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）在保证现有Mn基本M2052阻尼合金力学性能的基础上，将该合金的晶粒在铸造后从50微米左右降低到40微米左右，在锻造和轧制并在450℃保温4个小时后，从35微米降低到23微米左右。孪晶的体积百分数从原有的30%左右，提高到了50%左右。阻尼性能SDC从45%提高到了60-65%左右。

（2）该冶炼添加剂冶炼加工方法简单，生产成本比较低。通过在现有的阻尼合金生产工艺上入手，通过添加少量的添加剂便能在维持合金力学性能不变的基础上，大大提高合金的阻尼性能，便于工业化大规模生产和实际应用。

（3）本发明可用于制造在使用温度为80℃以下，应变振幅低于10×10^-3的结构件并具有极其显著的减振效果。

具体实施方式

实施例1

一种Mn-Cu高阻尼合金晶粒的添加剂，用来提高产品中的孪晶分数。按重量百分比计，添加剂的化学成分为：Ti: 1.2%, Y: 1.1%, Nd: 0.2%, Hf: 0.3%, Mg: 0.3%, Eu: 0.3%,Ce: 0.2%，余量为Al。配置M2052合金（Cu：22.1%，Ni：5.24%，Fe：1.98%，Mn余量），并采用感应熔炼冶炼，采用氩气保护以及使用冰晶石坩埚。熔化后再1260℃下投入M2052合金重量比为1.4%的添加剂，并保温10分钟充分利用电磁搅拌。随后进行水冷模具或者水玻璃模具浇铸。铸造后冷却到室温，脱模，并清理铸表面。将铸件在900℃进行锻造成需要的厚度或者直径，并在450℃保温4个小时随炉冷却。所得产品抗拉强度为265MPa，屈服强度为540MPa，延伸率为42%，SDCQ=62%.

实施例2

一种Mn-Cu高阻尼合金晶粒的添加剂，用来提高产品中的孪晶分数。按重量百分比计，添加剂的化学成分为：Ti: 2.6%, Y: 1.9%, Nd: 0.2%, Hf: 0.3%, Mg: 0.2%, Eu: 0.4%,Ce: 0.2%，余量为Al。配置M2052合金（Cu：22.1%，Ni：5.24%，Fe：1.98%，Mn余量），并采用感应熔炼冶炼，采用氩气保护以及使用冰晶石坩埚。熔化后再1290℃下投入M2052合金重量比为2.1%的添加剂，并保温10分钟充分利用电磁搅拌。随后进行水冷模具或者水玻璃模具浇铸。铸造后冷却到室温，脱模，并清理铸表面。将铸件在950℃进行锻造成需要的厚度或者直径，并在450℃保温4个小时随炉冷却。所得产品抗拉强度为275MPa，屈服强度为550MPa，延伸率为42%，SDCQ=64%.

实施例3

一种Mn-Cu高阻尼合金晶粒的添加剂，用来提高产品中的孪晶分数。按重量百分比计，添加剂的化学成分为：Ti: 4.0%, Y: 1.2%, Nd: 0.3%, Hf: 0.6%, Mg: 0.4%, Eu: 0.5%,Ce: 0.3%，余量为Al。配置M2052合金（Cu：22.1%，Ni：5.24%，Fe：1.98%，Mn余量），并采用感应熔炼冶炼，采用氩气保护以及使用冰晶石坩埚。熔化后再1260℃下投入M2052合金重量比为3.1%的添加剂，并保温10分钟充分利用电磁搅拌。随后进行水冷模具或者水玻璃模具浇铸。铸造后冷却到室温，脱模，并清理铸表面。将铸件在950℃进行锻造成需要的厚度或者直径，并在450℃保温4个小时随炉冷却。所得产品抗拉强度为285MPa，屈服强度为570MPa，延伸率为41%，SDCQ=65%。

Claims

1.一种具有能细化锰基M2052高阻尼合金晶粒的添加剂，其特征在于由如下重量百分数的组分组成：Ti: 1-4%, Y: 1-2%, Nd: 0.1-0.4%, Hf: 0.2-0.8%, Mg: 0.2-0.4%, Eu:0.3-0.6%, Ce: 0.1-0.3%，余量为Al。

2.如权利要求1所述的添加剂，其特征在于，该添加剂用于商用锰基M2052高阻尼合金重量百分数组分为：Cu：22.1%，Ni：5.24%，Fe：1.93%，Mn余量。

3.权利要求1所述添加剂的使用方法，其特征在于包括如下步骤：采用感应熔炼冶炼，采用氩气保护以及使用冰晶石坩埚；熔化后在1250-1350℃下投入Mn-Cu高阻尼合金重量比为1-4%的添加剂，并保温10分钟充分利用电磁搅拌；随后进行水冷模具或者水玻璃模具浇铸，铸造后冷却到室温，脱模，并清理铸表面。