[发明专利]一种锻造态锰铜减振合金的热处理方法

说明书

本发明公开了一种锻造态锰铜减振合金的热处理方法，包括：步骤一：将热锻锰铜减振合金锭置于气氛热处理炉中，通电加热，升温速率5～10℃/min，至850～950℃时保温固溶处理，保温1h以上；步骤二：炉冷降温至400～450℃，保温时效2‑8h后淬火处理；步骤三：重新放入热处理炉中，加热至200‑300℃，保温1‑5h，然后炉冷处理。本发明的优点在于充分利用锰铜减振合金降温过程中的调幅分解、顺磁‑反铁磁转变和马氏体相转变效应，对合金微观组织进行调控，可进一步提高锻造态合金的阻尼性能。

技术领域

本发明涉及金属材料的热处理技术领域，具体涉及一种锻造态锰铜减振合金的热处理方法。

背景技术

锰铜减振合金是目前研究和应用较多的减振降噪材料之一，相比于其它减振阻尼材料，锰铜基减振合金因其具有宽温区、低振幅高阻尼、高强度等综合优势。该合金的主要成分为：Cu：20-50％，Ni：2-6％，Fe:1-3％，Al:0-3％,Zn:0-2％,其余为Mn。作为孪晶型阻尼合金的代表，其优良的减振吸能特性来源于合金内部马氏体相内含有的大量微孪晶结构，这些微孪晶界在周期性外应力作用下能够反复地进行弛豫运动，导致机械振动能量被迅速耗散，从而使得振源引起的机械振动幅度被高效衰减。但是，锰铜减振合金的阻尼值大小，除了和成分、温度等参量密切相关外，还和合金的前期熔炼、锻造以及热处理工艺等加工制备过程密切相关。一般认为，热锻成型的锰铜减振合金坯料只有经过特定的热处理过程，才能具有一定的高阻尼特性。其中，热处理制度对锻造态锰铜减振合金的阻尼性能影响，具有决定性作用。

根据锰铜减振合金的阻尼机制，通过热处理提高锰铜减振合金阻尼性能的过程，就是通过特定的热处理制度，提高合金内部马氏体孪晶界面密度的热处理过程。而关于高阻尼锰铜基减振合金中马氏体孪晶的形成机制，一般认为，锰铜减振合金从高温固溶状态降温，随着温度的降低，在大约350-500℃之间的温度范围内，锰铜减振合金微区成分因发生调幅分解而在合金微观区域内形成富锰区和贫锰区，而且这种条幅分解具有分形特点。同时，在此温度范围内保温时效的过程中，随着富锰区中锰含量的逐步增加，可导致合金γ相的顺磁-反铁磁转变温度点逐渐上升。在后继持续降温冷却的过程中，顺磁-反铁磁转变引起的内应力增大与富锰区贫锰区之间的晶格失配引起的内应力增大将发生耦合叠加，从而引起合金中γ相晶格畸变加剧，导致富锰区fcc相向fct相发生类马氏体转变，以便释放晶格畸变引起的内应力。这种类马氏体转变最终使得合金微区中富锰区域产生了高密度的显微孪晶，这种微孪晶结构使热处理后的热锻锰铜减振合金具有了高阻尼特性。

因此，对于热锻态锰铜减振合金，为了提高其减振性能，为了在锰铜减振合金中产生大量显微孪晶结构，首先要使热锻态的锰铜合金坯料完成充分的再结晶，就要在热处理过程中充分利用材料在不同温度区间出现的调幅分解效应、顺磁-反铁磁转变效应和马氏体相转变效应。通过上述效应时效处理的叠加，达到优化提高锰铜减振合金综合性能的目的。

专利CN201510893405公开了一种提高锻造MnCu合金阻尼性能的方法，其特征在于将经过固溶处理和时效处理的锻造Mn-Cu基阻尼合金反复进行深冷处理，具体为把锰铜减振合金从室温冷却至-160℃～-60℃，并在此温度下保温0.5～4.5小时。这种复杂的热处理工艺大大增加了生产成本，不利于批量生产。

专利CN103556020B公开了具有优良力学性能的高锰含量锰铜高阻尼合金，其热处理工艺为780-900度保温0.5-18小时，然后随炉冷却。这种热处理方式过于简单，没有充分利用锰铜减振合金在中温区发生的调幅分解效应和马氏体相转变。

专利CN104762540公开了一种高阻尼锰铜减振合金及制造方法，其材料热处理制度为：在氢气氛下加热至800-900℃，保温1小时，然后以不大于5℃的速度冷却至400-550℃，保温1-5小时，然后以不大于5℃的速度冷却至室温出炉。这种热处理方法利用了锰铜减振合金在中温区的调幅分解效应，但没有充分利用马氏体相变。