【摘要】：采用Mn-Cu基阻尼合金制造的阻尼元件應(yīng)用于產(chǎn)生振動和噪聲的機(jī)床、發(fā)動機(jī)基座等設(shè)備上,能夠從根源上解決減振降噪問題。Mn-Cu基阻尼合金的阻尼性能隨Mn含量的增高而提高,但由于Mn元素極易氧化,且具有較高的蒸氣壓,使得真空熔煉不能適用于高錳合金的制備。因此,開展高錳Mn-Cu基阻尼合金新型制備技術(shù)研究將具有重要現(xiàn)實意義。本文通過獨(dú)特設(shè)計的氣體保護(hù)中頻熔煉工藝制備了高錳Mn-Cu基阻尼合金。借助直讀光譜儀成分檢測、X射線衍射分析(XRD)、微觀組織分析(OM、SEM、TEM)、能譜分析(EDS)、差示掃描量熱分析(DSC)、熱膨脹分析、馬氏體相變分析、阻尼性能測試、室溫拉伸試驗、硬度測試等技術(shù)手段。考察了合金鑄錠的成分、組織結(jié)構(gòu)、阻尼及力學(xué)性能;研究了固溶時效和直接時效對合金組織結(jié)構(gòu)、阻尼及力學(xué)性能的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,通過對合金的反鐵磁轉(zhuǎn)變、馬氏體相變、晶體結(jié)構(gòu)、孿晶的分析,解釋了合金的阻尼機(jī)理。為應(yīng)用于工程實際,探究了環(huán)境溫度對合金阻尼性能的影響規(guī)律。得出以下主要結(jié)論:(1)通過設(shè)計改裝中頻爐,并通過透氣磚通入保護(hù)氣體進(jìn)行高錳阻尼合金制備的氣體保護(hù)中頻熔煉工藝基本可行,Mn含量達(dá)70wt.%以上,能夠較好的解決元素Mn揮發(fā)損耗嚴(yán)重的問題,有效的控制合金成分。(2)鑄態(tài)合金具有顯著的阻尼性能(tanδ=0.0433)。這是由于合金在鑄造冷卻過程中由枝晶偏析形成的局部富Mn區(qū)內(nèi)發(fā)生反鐵磁轉(zhuǎn)變和馬氏體相變,生成馬氏體孿晶,孿晶在外力作用下移動而耗散能量,使振動衰減。(3)相比于未固溶直接時效,固溶后再時效合金的阻尼及力學(xué)性能提升的效果更佳。且隨時效溫度和時間的增加,合金的阻尼性能、抗拉強(qiáng)度、硬度均呈先升高后降低的趨勢。在900℃1h固溶后430℃8h時效時阻尼(tanδ=0.0806)及力學(xué)(Rm=540MPa,205.6HV0.3)性能最優(yōu)。這是因為合金在時效過程中由調(diào)幅分解形成了更高M(jìn)n含量的富Mn區(qū),反鐵磁轉(zhuǎn)變點(diǎn)T_N和馬氏體相變點(diǎn)Ms提高,生成更多馬氏體孿晶,同時由于調(diào)幅強(qiáng)化和時效強(qiáng)化,使得合金時效熱處理后阻尼及力學(xué)性能提高。(4)合金的阻尼性能隨環(huán)境溫度的升高而逐步降低。當(dāng)環(huán)境溫度低于120℃時,合金的峰值阻尼隨溫度的升高緩慢線性衰減。當(dāng)環(huán)境溫度高于120℃時,合金的峰值阻尼減小加劇。這是由于隨環(huán)境溫度的升高,馬氏體發(fā)生逆轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致馬氏體孿晶越來越少,阻尼性能隨之降低或消失。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG139
【圖文】：

圖 1-2 合金的阻尼性能與抗拉強(qiáng)度分布[10]re.1-2 Damping property and tensile strength distribution o尼性能的微觀作用機(jī)理不同，阻尼合金可統(tǒng)稱鐵磁型[2,23,24]四大類。其分類、典型系列牌號、性阻尼特性來源于相界面，稱為復(fù)相型阻尼合金，基體與第二相界面之間的相互運(yùn)動而消耗振動點(diǎn)缺陷，稱為位錯型阻尼合金，其阻尼機(jī)制是合移位錯與雜質(zhì)原子之間的交互作用或位錯運(yùn)動時能[26]。阻尼特性來源于馬氏體孿晶，稱為孿晶金受振動時由反鐵磁轉(zhuǎn)變誘發(fā)的馬氏體相變或應(yīng)體孿晶本身的移動或?qū)\晶界與馬氏體相界之間的應(yīng)力松弛而消耗振動能[27,28,29]。阻尼特性來源于其阻尼機(jī)制是合金受振動時磁疇壁發(fā)生非可逆

穩(wěn)定的熱彈性馬氏體相之中，馬氏體相變孿晶的晶界面和母相與馬氏體相之間相互運(yùn)動，在運(yùn)動動能，從而使得合金振動衰減，呈現(xiàn)出顯著的人不斷地對 Mn-Cu 基合金阻尼性能的作用機(jī)理Mn-Cu 基阻尼合金的商業(yè)應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ) 合金的反鐵磁轉(zhuǎn)變金屬于一類弱磁性材料，在室溫狀態(tài)時，根據(jù) M磁性或反鐵磁性[41,42]。圖 1-3 為 Mn-Cu 合金的磁變化的關(guān)系曲線[43]。黑點(diǎn)代表反鐵磁轉(zhuǎn)變點(diǎn) TN，體。根據(jù)圖中曲線的變化可以看到，只有當(dāng) Mn 點(diǎn) TN遠(yuǎn)高于室溫，使得合金從高溫到室溫的冷變，在室溫呈現(xiàn)反鐵磁狀態(tài)。

圖 1-4 標(biāo)示亞穩(wěn)互溶區(qū)的 Mn-Cu 二元合金相圖[44]The Mn-Cu binary alloy phase diagram of the meta stable m互溶區(qū)，Ⅱa -亞穩(wěn)互溶區(qū)邊界，Ⅱb -Spinodal 分解區(qū)，Ⅱc-共格亞麗萍[46]等通過 X 射線衍射分析和透射電鏡觀察 的時效變化規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)，時效時合金的晶體變，其四方度 c/a 改變，且時效時間不同其改變增加后減少，當(dāng) c/a 最大時，對應(yīng)的阻尼性能最合金透射組織中依次發(fā)現(xiàn)了花呢結(jié)構(gòu)、孿晶和結(jié)構(gòu)為調(diào)幅組織，之后花呢結(jié)構(gòu)逐漸消失，孿晶，并在一次孿晶的基礎(chǔ)上能夠生成更加細(xì)小的孿若時效時間過長則會析出α-Mn，使得合金阻尼 合金的調(diào)幅分解金的自由能對成分的二階偏導(dǎo)數(shù)小于零（d2G/dX2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 元峰;劉川;耿正;崔嚴(yán)光;王林;萬見峰;張驥華;戎詠華;;錳基高溫反鐵磁形狀記憶合金中馬氏體逆相變的表面浮突研究[J];物理學(xué)報;2015年01期

2 翁端;劉爽;何嘉昌;;錳基阻尼合金研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化國內(nèi)外現(xiàn)狀[J];科技導(dǎo)報;2014年03期

3 盧鳳雙;芮永嶺;田宇鵬;張建福;馮強(qiáng);趙棟梁;;M2052高阻尼合金的研究及應(yīng)用[J];金屬功能材料;2013年04期

4 林波;李寧;滕勁;彭華備;;添加Al對M2052阻尼合金阻尼性能的影響[J];熱加工工藝;2011年12期

5 林波;李寧;滕勁;彭華備;;環(huán)境溫度對M2052合金阻尼性能的影響[J];熱加工工藝;2011年06期

6 袁濤;何欣;;Mn-Cu系阻尼合金在遙感器結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J];光機(jī)電信息;2010年08期

7 顧蘇怡;張驥華;;γ-MnFe合金內(nèi)耗的振幅效應(yīng)[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;2010年05期

8 王敬豐;凌闖;潘復(fù)生;湯愛濤;丁培道;;合金元素對鎂合金阻尼性能影響的研究進(jìn)展[J];兵器材料科學(xué)與工程;2009年03期

9 蔚曉嘉;康國柱;鄭渝;郝虎在;;火法冶煉錳基減振合金熱處理后的組織性能[J];太原理工大學(xué)學(xué)報;2008年02期

10 李新泉;劉志虎;周亞軍;;Mn-Cu基阻尼合金的熔煉[J];特種鑄造及有色合金;2007年11期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 陳琳;高錳MnNi基合金阻尼和力學(xué)性能研究[D];南昌大學(xué);2016年

2 黃林;熱處理及Fe含量對Mn-Cu合金阻尼性能的影響[D];西南交通大學(xué);2016年

3 唐平洋;鎂合金熔煉及性能研究[D];成都理工大學(xué);2015年

4 范浩;熱處理對Mn-Cu合金阻尼性能的影響及阻尼材料疊層結(jié)構(gòu)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

5 凌闖;熱處理和變形對錳銅合金微觀組織和阻尼性能的影響[D];重慶大學(xué);2011年

6 劉萍;Cu-Al系阻尼合金的研究[D];江西理工大學(xué);2007年

7 關(guān)昕;高性能Mn-Cu-Ni-Fe阻尼合金的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2000年

本文編號：2746276