【摘要】：采用Mn-Cu基阻尼合金制造的阻尼元件應用于產生振動和噪聲的機床、發(fā)動機基座等設備上,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研究將具有重要現(xiàn)實意義。本文通過獨特設計的氣體保護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、硬度測試等技術手段。考察了合金鑄錠的成分、組織結構、阻尼及力學性能;研究了固溶時效和直接時效對合金組織結構、阻尼及力學性能的影響規(guī)律。在此基礎上,通過對合金的反鐵磁轉變、馬氏體相變、晶體結構、孿晶的分析,解釋了合金的阻尼機理。為應用于工程實際,探究了環(huán)境溫度對合金阻尼性能的影響規(guī)律。得出以下主要結論:(1)通過設計改裝中頻爐,并通過透氣磚通入保護氣體進行高錳阻尼合金制備的氣體保護中頻熔煉工藝基本可行,Mn含量達70wt.%以上,能夠較好的解決元素Mn揮發(fā)損耗嚴重的問題,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)內發(fā)生反鐵磁轉變和馬氏體相變,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(Rm=540MPa,205.6HV0.3)性能最優(yōu)。這是因為合金在時效過程中由調幅分解形成了更高Mn含量的富Mn區(qū),反鐵磁轉變點T_N和馬氏體相變點Ms提高,生成更多馬氏體孿晶,同時由于調幅強化和時效強化,使得合金時效熱處理后阻尼及力學性能提高。(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)生逆轉變,導致馬氏體孿晶越來越少,阻尼性能隨之降低或消失。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG139
【圖文】：

圖 1-2 合金的阻尼性能與抗拉強度分布[10]re.1-2 Damping property and tensile strength distribution o尼性能的微觀作用機理不同，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，稱為復相型阻尼合金，基體與第二相界面之間的相互運動而消耗振動點缺陷，稱為位錯型阻尼合金，其阻尼機制是合移位錯與雜質原子之間的交互作用或位錯運動時能[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變誘發(fā)的馬氏體相變或應體孿晶本身的移動或孿晶界與馬氏體相界之間的應力松弛而消耗振動能[27,28,29]。阻尼特性來源于其阻尼機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動，在運動動能，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理Mn-Cu 基阻尼合金的商業(yè)應用奠定了堅實的基礎 合金的反鐵磁轉變金屬于一類弱磁性材料，在室溫狀態(tài)時，根據 M磁性或反鐵磁性[41,42]。圖 1-3 為 Mn-Cu 合金的磁變化的關系曲線[43]。黑點代表反鐵磁轉變點 TN，體。根據圖中曲線的變化可以看到，只有當 Mn 點 TN遠高于室溫，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 c/a 最大時，對應的阻尼性能最合金透射組織中依次發(fā)現(xiàn)了花呢結構、孿晶和結構為調幅組織，之后花呢結構逐漸消失，孿晶，并在一次孿晶的基礎上能夠生成更加細小的孿若時效時間過長則會析出α-Mn，使得合金阻尼 合金的調幅分解金的自由能對成分的二階偏導數小于零（d2G/dX2

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 元峰;劉川;耿正;崔嚴光;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];物理學報;2015年01期

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

3 盧鳳雙;芮永嶺;田宇鵬;張建福;馮強;趙棟梁;;M2052高阻尼合金的研究及應用[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構設計中的應用[J];光機電信息;2010年08期

7 顧蘇怡;張驥華;;γ-MnFe合金內耗的振幅效應[J];上海交通大學學報;2010年05期

8 王敬豐;凌闖;潘復生;湯愛濤;丁培道;;合金元素對鎂合金阻尼性能影響的研究進展[J];兵器材料科學與工程;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];太原理工大學學報;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

相關碩士學位論文 前7條

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

3 唐平洋;鎂合金熔煉及性能研究[D];成都理工大學;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構研究[D];西南交通大學;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;2011年

6 劉萍;Cu-Al系阻尼合金的研究[D];江西理工大學;2007年

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

本文編號：2746276