[发明专利]铸造高阻尼锰铜合金材料及其制造方法

说明书

本发明公开了一种铸造高阻尼锰铜合金材料及其制造方法，本发明合金材料化学元素质量百分比为：Cu：19‑21％，Ni：4.5‑5.5％，Fe：3‑4％，Al：0.01‑0.05％，RE：0.01‑0.05％，Ca：0.001‑0.01％。RE为Ce和La中的单一元素稀土或混合稀土，余量为Mn和其他不可避免的杂质。合金原料在真空感应熔炼炉内保护气氛下熔化，施加0‑5T横向强磁场，随后进行效热处理。本发明合金含量少，产品生产成本低，利用磁场磁制动效应改善宏观偏析，细化凝固树枝晶状组织；利用磁场热电磁对流效应促进夹杂物上浮，达到净化熔体提高阻尼性能效果。本发明阻尼材料组织致密，性能优良且制造成本低。

技术领域

本发明涉及一种阻尼合金及其制造方法，特别是涉及一种孪晶型MnCu基合金及其制造方法，应用于航空航天、汽车工业、海洋工程等方面的减震降噪和振动源构件材料技术领域。

背景技术

振降噪技术的研究伴随着现代工业的发展而越发重要。采用阻尼合金来设计制造的各类振动源构件可有效地减轻振动的产生,从根本上降低振动和噪声所产生的危害。孪晶型MnCu基合金以其优良的阻尼性能吸引着中外学者进行了广泛的研究。在从高温向低温的冷却过程中，当γMnCu合金一旦发生顺磁→反铁磁的二级相变，就会伴随从面心立方到正方(γ→γ'，晶格常数c/a1)的马氏体相变，在这一相变过程中产生的2/3马氏体变体是孪晶变体，这些孪晶马氏体在外力作用下的弛豫运动及再取向是MnCu基合金高阻尼的根源。迄今为止，商用阻尼合金已形成了Sonoston(Mn-37Cu-4A1-3Fe-2Ni,wt.％)、Incramute(Mn-58Cu-2Al,wt.％)、2310(Mn-39Cu-4Al-3Fe-2Ni-2Zn,wt.％)、ZMnD-1J(Mn-43Cu-5Zn-2Al,wt.％)及M2052(Mn-20Cu-5Ni-2Fe,at.％)等众多品种。

申请号为CN201310553896.1的专利文献公开了一种具有优良力学性能的高锰含量锰铜基高阻尼合金，通过在M2052合金的基础上添加高熔点金属和稀土元素，经过锻造以及后续热处理，从而使得合金具有优良的阻尼性能和力学性能。

申请号为CN201410192802.7的专利文献公开了一种高阻尼Mn-Cu基减振合金及其制备方法，该合金以添加Al、Zn和Th等合金元素为主要特点，同样经过锻造以及后续热处理，从而使得合金具有良好的减震性能。

然而，和锻造、轧制合金相比，铸造合金具有制造流程短、生产效率高、综合成本低、环境友好等无可比拟的优势，因此越来越引起人们的广泛关注，但现有的锰铜基阻尼合金添加的稀土元素材料较多，成本居高不下，对凝固组织的控制效果不够理想，所制备的锰铜基阻尼合金的阻尼性能还有很多提升的空间。

申请号为CN201210491359.4的专利文献公开了一种铸造高阻尼锰铜合金材料及其制备方法，用以解决锰铜合金阻尼性能不稳定的技术问题，但由于该合金加入较多的稀土和碱土元素，合金制备过程复杂、成本过高。

申请号为CN201510401435.1的专利文献公开了一种高锰含量MnCuNiAlFe五元阻尼合金及其制备方法,该专利在MnCuNiFe的基础上添加Al、Ti、Si进行合金化，熔炼浇铸后进行高温固溶处理以达到低磁、降噪的目的，但是由于没有时效处理，阻尼性能较差。

申请号为CN201611099838.6的专利文献公开了一种具有高热导性锰基高阻尼合金及其制备方法，合金采用尖晶石坩埚铸造，由于合金品种较多，铸造性能较差，同时合金含量高，成本较高。

综上所述，MnCu基阻尼合金的铸造性能不好,结晶温度范围宽，容易出现疏松、集中缩孔等缺陷,因此机械性能不理想；而锻造MnCu合金组织均匀致密，强度较大，力学性能较铸造合金好，但制造过程综合成本较高。

发明内容