本发明专利技术公开了一种具有抑制α‑Mn析出的Mn‑Cu基高阻尼合金添加剂及其使用方法，由如下重量百分数的组分组成：Y:2‑4%,In:1‑6%,Hf:4‑6%,Nd:8‑12%,Ce:1‑8%,余量为Al。本发明专利技术提供的Mn‑Cu合金添加剂，当在Mn‑Cu合金熔炼时当作添加剂加入时，可以提高Mn‑Cu合金在使用过程中的使用寿命达到2倍以上。使得Mn‑Cu合金应用于机载，舰载电子设备中的电子机柜，控制盘，托架，风机，消声器，发动机变速箱等部件时，除了起到减振降噪的作用，在长时间内(>8年)具有足够的阻尼稳定性。
【技术实现步骤摘要】
一种具有抑制α-Mn析出的Mn-Cu基高阻尼合金添加剂及其使用方法
本专利技术涉及一种金属合金技术，具体地说，涉及一种高阻尼合金。
技术介绍
现代工业的发展日新月异，各类机械的数量和种类都朝着大功率和高速方向发展。但是机械在运行过程中产生的振动和噪音问题越来越突出，并引起了相关领域的广泛关注。振动和噪音不仅可以降低设备的使用寿命，还会对生态环境进行噪声污染，严重损害人民的身心健康。在交通，能源，通讯和电力等领域，控制振动和减少噪音已经成为亟待解决的工程问题。机械噪音的治理不仅是劳动保护和环境保护工作中的紧迫任务，也是提高机械产品质量的重要解决方案。传统的隔声和吸声等解决方案，增加装备的空间和重量。减振降噪的最新发展趋势在源头处入手。将产生振动和噪音的部件用能够吸收振动并将振动的能量转换为热能的材料制成，就可以将机械振动控制在刚产生之后，达到减振降噪的效果。减振合金也叫做阻尼合金。由于减振合金即满足机械结构要求，又能吸收振动能量，为减震降噪开辟了新的途径。常见的高阻尼合金按照分类有铁基的高阻尼合金，代表类型为Fe-Cr-Al体系，Fe-Mn体系以及Fe-Si-Al体系等；铝基高阻尼合金，代表类型为Al-Zn体系，Al-Mg体系和Al-Si体系等；锰基高阻尼合金，代表体系为Mn-Cu,Mn-Fe和Mn-Ni等体系。在所有种类的减振合金中，最有前途的是双晶型Mn-Cu基减振合金。主要特点是衰减系数大，仅次于阻尼钢板，且阻尼性能受到应变频率影响较小，同时具有良好的力学性能。一般来说，Mn-Cu基阻尼合金按照Mn的含量分为三类:高Mn合金，锰含量在70%以上；中Mn合金，Mn含量在40-60%之间；小于40%的为低Mn合金。中Mn合金由于合金淬火后马氏体温度在室温以下，因而需要通过400℃左右退火来发生调幅分解，从而将合金的马氏体温度提高到室温以上。对于高Mn合金而言，由于马氏体点已经在室温以上，因而浇铸后在室温下就具备一定的阻尼能力。通过随后的400度左右的热处理，阻尼性能会进一步提高，SDC达到45%左右。国际上现有的唯一已经产业化的高Mn基减振合金是日本的M2052合金，按照重量百分比该合金的成分为Cu：22.1%，Ni：5.24%，Fe：1.93%，Mn为余量。从2000年以后已经在日本机械设备，电子器件，精密仪器和汽车制造行业得到广泛应用。该合金综合性能极好，具有优异的机械性能：屈服强度280MPa，断裂强度540MPa，延伸率40%，弹性模量68GPa和阻尼性能：SDC45%。但是必须认识到，在M2052合金使用过程中，尤其是使用温度在50-70℃之间长时间使用超过4年，稳定相α-Mn会从基体中析出。除了阻碍晶界的运动妨碍材料变形，提高材料强度外，还会导致阻尼性能的大幅度下降。因而Mn-Cu高Mn合金在工业应用中会在使用4年后发生阻尼性能下降的现象，大大降低了阻尼合金使用的安全性能。从工业应用角度来说，提高M2052阻尼合金的稳定性，减慢α-Mn的析出速度从而提高M2052阻尼合金的使用寿命是Mn基减振合金在设计中一个亟待解决的问题。可以预见，在不久的将来，随着减振降噪领域更多工程应用拓展，锰基高阻尼合金必将在更多的结构设计中得到广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有抑制α-Mn析出的Mn-Cu基高阻尼合金添加剂及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种Mn-Cu基高阻尼合金添加剂，由如下重量百分数的组分组成：Y:2-4%,In:1-6%,Hf:4-6%,Nd:8-12%,Ce:1-8%,余量为Al。所述Mn-Cu基高阻尼合金为日本M2052锰基高阻尼合金，其重量百分数组成为：Cu22.1%，Ni5.24%，Fe1.93%，Mn为余量。上述Mn-Cu基高阻尼合金添加剂的使用方法，包括如下步骤：将合金放置在真空感应熔炼炉内，采用冰晶石坩埚并用氩气保护熔炼；在1250℃下保温10分钟；然后投入合金重量分数为0.4-0.8%的添加剂并保温感应熔炼10分钟，然后在氩气保护的环境下浇铸；随后的热处理为将铸造料在真空环境下425℃保温4小时。在室温附近α-Mn在晶界上析出是一个形核和长大过程，因而降低形核的数量和速度，以及长大过程生长速度是解决高Mn基阻尼合金阻尼性能在使用过程中下降的有效途径。本专利技术提供的高Mn基合金在冶炼过程的添加剂，当该添加剂在熔炼过程中添加到高Mn基合金的熔体中时，会产生如下作用：(a)降低α-Mn的析出温度，也就是降低α-Mn和基体fct相的平衡温度。(b)提高α-Mn和基体fct相界面的界面能，从而大大降低α-Mn的形核速度。(c)降低α-Mn和基体fct相界面的移动速度，从而抑制α-Mn的生长。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：（1）本专利技术提供的Mn-Cu合金添加剂，当在Mn-Cu合金熔炼时当作添加剂加入时，可以提高Mn-Cu合金在使用过程中的使用寿命达到2倍以上。使得Mn-Cu合金应用于机载，舰载电子设备中的电子机柜，控制盘，托架，风机，消声器，发动机变速箱等部件时，除了起到减振降噪的作用，在长时间使用时间内(>8年)具有足够的阻尼稳定性。（2）本专利技术可用于制造在使用温度为80℃以下，应变振幅低于5×10-3的结构件并具有极其显著的减振效果。（3）该铸造合金冶炼加工方法简单，生产成本比较低。在保证阻尼性能的同时，也使得合金的使用寿命有了进一步提高，便于工业化大规模应用。具体实施方式实施例1：一种Mn-Cu基高阻尼合金添加剂，其重量百分数为：Y:2.5%,In:1.8%,Hf:4.6%,Nd:9.3%,Ce:2.5%,余量为Al。该添加剂的使用方法为：按照M2052合金配料（Cu：22.1%，Ni：5.24%，Fe：1.93%，Mn为余量），采用感应电炉并用冰晶石坩埚，在氩气保护的环境下感应熔炼。在温度1250℃保温10分钟，然后放入重量为M2052合金原料0.42%的添加剂并保温均匀感应搅拌10分钟，然后在氩气保护的环境下浇铸(水冷铁模或者水玻璃模具)。随后的热处理为将铸造料在真空环境下425℃保温4小时。所得的改性化的M2052合金力学性能和阻尼性能为：屈服强度265MPa，抗拉强度532MPa，延伸率42%。该合金添加剂的使用，可以使M2052合金的使用寿命从目前的4-5年左右提高到10年，未见明显的阻尼性能衰减。完全满足现有阻尼合金服役寿命的需要。实施例2一种Mn-Cu基高阻尼合金添加剂，其重量百分数为：Y:3.2%,In:5.1%,Hf:4.3%,Nd:9.7%,Ce:6.4%,余量为Al。该添加剂的使用方法为：按照M2052合金配料（Cu：22.1%，Ni：5.24%，Fe：1.93%，Mn为余量），采用感应电炉并用冰晶石坩埚，在氩气保护的环境下感应熔炼。在温度1250℃保温10分钟，然后放入重量为M2052合金原料0.63%的添加剂并保温均匀感应搅拌10分钟，然后在氩气保护的环境下浇铸(水冷铁模或者水玻璃模具)。随后的热处理为将铸造料在真空环境下425℃保温4小时。所得的改性化的M2052合金力学性能和阻尼性能为：屈服强度275MPa，抗拉强度562MPa，延伸率39%。该合金添加剂的使用，可以使本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抑制α‑Mn析出的Mn‑Cu基高阻尼合金添加剂，其特征在于由如下重量百分数的组分组成：Y: 2‑4%, In: 1‑6%, Hf: 4‑6%, Nd: 8‑12%,Ce: 1‑8%,余量为Al。
【技术特征摘要】
1.一种抑制α-Mn析出的Mn-Cu基高阻尼合金添加剂，其特征在于由如下重量百分数的组分组成：Y:2-4%,In:1-6%,Hf:4-6%,Nd:8-12%,Ce:1-8%,余量为Al。2.如权利要求1所述的Mn-Cu基高阻尼合金添加剂，其特征在于，所述Mn-Cu基高阻尼合金的重量百分数组成为：Cu22.1%，Ni5.24%，Fe1.93%...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚军，曹帅，郭强，
申请(专利权)人：佛山新瑞科创金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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