CN107557627B

CN107557627B - 一种制振合金及制备方法

Info

Publication number: CN107557627B
Application number: CN201710981726.1A
Authority: CN
Inventors: 陆彬
Original assignee: Jiangsu Tianqi Industry Environmental Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Tianqi Industry Environmental Technology Co Ltd
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2019-04-16
Anticipated expiration: 2037-10-20
Also published as: CN107557627A

Abstract

本发明公开了一种制振合金，质量百分比Cu为21～23%,Ni为4.5～5.5%,Fe为1.85～2.10%；余量为Mn。本发明制振合金通过改进产品的配方，并将Mn原料放置在烧制坩埚炉腔的中部；有效降低了Mn材料在冶炼过程中蒸发的变化量，通过预补Mn材料，使得最终的产品各有效组分的比率稳定；保证了产品的质量。

Description

一种制振合金及制备方法

技术领域

本发明涉及金属阻尼材料领域，尤其是一种制振合金以及制备方法。

背景技术

阻尼合金理论上在原子量比例为Mn73%，Cu20%，Ni5%，Fe2%（即M2052规格）时合金的阻尼性能及力学性能最好。但由于原材料中Ni、Fe熔点高（炉温过低会融化不完全，或会造成元素偏析及含量不足），Mn沸点低（沸腾化作锰蒸汽），在大型真空熔炼设备（因Mn具有较强的氧化性，大气环境下加热会产生MnO，会使合金被污染发脆无法具备所需性能）中很难控制元素比例，会造成产品的质量和性能不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻尼性能及力学性能优越，并且能够量产的制振合金；具体技术方案为：

一种制振合金的制备方法，包括如下步骤：

1）装填原料，其中铜、镍、铁放置在烧制坩埚的外层，锰放在烧制坩埚的炉腔中部；

2）对真空炉真空腔室抽真空，抽真空同时设定较低功率对炉体中的原料进行预热，同时去除附着于原材料表面的水气；

3）在真空度达到100PA以下时提高加热功率，并继续提高真空度；

4）当原材料底部陆续融化，原材料堆积高度下降至线圈高度时，停止抽真空，往密封腔室注入惰性气体至500Torr～550Torr；

5）当原料完全融化成钢液后，开启底吹氩气，是钢液搅拌均匀，同时控制钢液温度在1400℃～1450℃之间，保持温度8～10分钟；

6）将钢液浇铸进加热充分的锭模中冷却成型，自然冷却后脱模完成铸锭生产。

进一步，所述烧制坩埚采用高纯度氧化镁或电熔镁砂材料制成。

进一步，步骤6）前还包括锭模、浇筑中间包预热步骤，预热温度为500℃±20℃。

进一步，所述铜、镍和铁原料均为板材，剪切为长条状，宽幅在5～8cm之间。

进一步，所述铜为电解铜，纯度大于等于99.9%；所述镍为电解镍，纯度大于等于99.7%；所述铁为纯铁，纯度大于等于99.9%纯度大于等于99%；所述锰为电解锰，纯度大于等于99.5%。

进一步，所述锰原料投入量大于设计值1～2%。

本发明还公开了一种制振合金，质量百分比Cu为21～23%,Ni为4.5～5.5%,Fe为1.85～2.10%；余量为Mn。

本发明制振合金通过改进产品的配方，并将Mn原料放置在烧制坩埚炉腔的中部；有效降低了Mn材料在冶炼过程中蒸发的变化量，通过预补Mn材料，使得最终的产品各有效组分的比率稳定；保证了产品的质量。

具体实施方式

下面利用实施例对本发明进行更全面的说明。本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。

为了方便操作，实施例中铜、镍和铁原料均选用板材，制备方法包括如下步骤：

1）装填原料，例如：锰715KG，铜223KG，铁19.8KG，镍52KG，总重1009.8KG。其中铜、镍、铁放置在烧制坩埚的外层，锰放在烧制坩埚的炉腔中部；使大块的铜板、镍板及熔点最高的铁装填在炉体的感应线圈区；由于电解锰为片状，体积及截面小，不容易转化感应炉的电磁力为热量，所以优先将大块的铜及镍，尤其熔点低的铜，在铜溶化后通过铜液包裹住锰片；利用高温的铜液将锰熔化。锰片尽量装填在炉腔中部，其他小块铜板、镍板沿炉衬壁装填；避免锰片因电磁效应吸附到炉壁上造成融化不完全。

2）对真空炉真空腔室抽真空，抽真空同时设定较低功率对炉体中的原料进行预热，以去除附着于原材料表面的水气；

4）当原材料底部陆续融化，原材料堆积高度下降至线圈高度时，停止抽真空，往密封腔室注入惰性气体使气压升至500Torr～550Torr；

5）当原料完全融化后，开启底吹氩气，是熔液搅拌均匀，同时控制熔液温度在1400℃～1450℃之间，保持温度8～10分钟；

6）将熔液浇铸进加热充分的锭模中冷却成型，自然冷却后脱模完成铸锭生产。

为了避免熔炼过程中烧制坩埚对合金成分的影响，烧制坩埚应采用高纯度氧化镁或电熔镁砂材料制成。

如果在步骤6）前进行锭模、浇筑中间包预热步骤，预热温度为500℃±20℃；可以避免低温的锭模使铸锭外侧散热更快，造成铸锭中心缩孔，影响成材率。

使用时，将板材剪切为长条状，宽幅在5～8cm之间；有利于有效限制熔炼初期放置在炉腔中间的锰原料的移动。

原料中的材料尽可能采用纯净的原料，减少合金中的杂质。其中，铜为电解铜，纯度大于等于99.9%；所述镍为电解镍，纯度大于等于99.7%；所述铁为纯铁，纯度大于等于99.9%纯度大于等于99%；所述锰为电解锰，纯度大于等于99.5%。

通过本发明的制备方法，制备过程中的锰蒸发损失率可以控制在1～2%之间；为了保证成品中锰元素的含量，可以将锰原料投入量设置为大于设计值1～2%，以弥补蒸发损失。

通过本发明的制备方法制备出的制振合金，锰元素的蒸发损失比率可控，通过预补1～2%的锰，可以保证合金中锰的含量；克服了现有技术中制备的合金中锰含量不稳定的缺陷。按质量百分比将合金材料中的Cu控制在21～23%之间，Ni控制在4.5～5.5%,Fe控制在1.85～2.10%；均可以得到优越的阻尼性能及力学性能。生产出来的制振合金在保持高阻尼特性的前提下，各项主要物理性能参数均优于普通的结构钢（ Q235 ），尤其是其常温抗拉强度能够达到 533 ～540 MPa （Q235≥370 MPa），断裂伸长率达到 31.5 ～33.0% （Q235≥26%），冲击吸收功达到118 ～138 J（Q235≥27J ）。就其物理性能和力学来讲完全超越普通结构钢，可以作为高强度阻尼材料使用。产品阻尼性能衰减温度提高到了200℃。制振合金减振效果明显,阻尼系数高,损失因子达到了6.37～7.96,抗拉强度达到533～540MPa,可实现良好的减振降噪效果,应用前景广泛。

上述示例只是用于说明本发明，除此之外，还有多种不同的实施方式，而这些实施方式都是本领域技术人员在领悟本发明思想后能够想到的，故，在此不再一一列举。

Claims

1.一种制振合金的制备方法，其特征在于，制振合金的质量百分比Cu为21～23%,Ni为4.5～5.5%,Fe为1.85～2.10%；余量为Mn，制备方法包括如下步骤：

1）装填原料，其中铜、镍、铁放置在烧制坩埚的外层，锰放在烧制坩埚的炉腔中部，所述铜、镍和铁原料均为板材，剪切为长条状，宽幅在5～8cm之间；

5）当原料完全融化成钢液后，开启底吹氩气，使钢液搅拌均匀，同时控制钢液温度在1400℃～1450℃之间，保持温度8～10分钟；

2.如权利要求1所述的制振合金的制备方法，其特征在于，所述烧制坩埚采用高纯度氧化镁或电熔镁砂材料制成。

3.如权利要求1所述的制振合金的制备方法，其特征在于，步骤6）前还包括锭模、浇筑中间包预热步骤，预热温度为500℃±20℃。

4.如权利要求1所述的制振合金的制备方法，其特征在于，所述铜为电解铜，纯度大于等于99.9%；所述镍为电解镍，纯度大于等于99.7%；所述铁为纯铁，纯度大于等于99.9%；所述锰为电解锰，纯度大于等于99.5%。

5.如权利要求1所述的制振合金的制备方法，其特征在于，所述锰原料投入量大于设计值1～2%。