一种高锰阻尼合金熔模真空吸铸方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及Mn‑Cu基阻尼合金制备技术领域，具体为一种高锰阻尼合金熔模真空吸铸方法和装置。将电解Mn、电解Cu、电解Ni放入熔炼炉内，向熔炼炉内通入Ar气保护气体，待保护气完全充满熔炼炉后，打开中频感应炉对原料进行加热，待金属完全熔化后，静置一段时间以便合金元素充分熔入；对熔模型壳预热并将其放入真空箱，待上述原料形成的金属液冷却后对真空吸铸室抽真空，然后释压使升液管内的金属液回流到熔炼炉内；待合金凝固结束，去除冒口后依次进行机加工、热处理，获得最终产品。

【技术实现步骤摘要】
一种高锰阻尼合金熔模真空吸铸方法和装置
本专利技术涉及Mn-Cu基阻尼合金制备
，具体为一种高锰阻尼合金熔模真空吸铸方法和装置。
技术介绍
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。国内目前对Mn-Cu基阻尼合金的实际应用仅限于中低Mn型合金，而合金的阻尼性能随Mn含量的增高而提高，当Mn>70wt.％时，合金具备较高的阻尼性能，但由于Mn元素极易氧化，且具有较高的蒸气压，使得制备困难。因此，国内对高锰Mn-Cu基阻尼合金的应用研究较少的主要阻碍因素是决定高锰含量合金性能的第一步的制备技术上的困难，体现如下几方面：(1)由于Mn元素极易氧化的特性，生成的氧化锰夹杂的存在会显著降低合金的阻尼与力学性能。与此同时，由于Mn元素的蒸气压较高，真空熔炼易使Mn元素的挥发加大，难以获得稳定范围内的Mn含量，真空感应熔炼不能大体积、大批量的适应于高锰阻尼合金的制备。(2)熔炼设备的局限性对高锰阻尼合金熔炼保护也造成很大难度。高锰阻尼合金熔炼设备的密闭性有待提高，熔炼过程中空气易从设备的不同地方进入熔室。同时，保护气体也因设备密闭性不足而容易泄露。(3)浇注方式也有待提高，高锰阻尼合金流动性差，高温条件下更易氧化，若合金熔液在浇注时暴露于空气中，无疑会使氧化更加严重。1.真空感应炉熔炼：Mn具有很高的蒸气压，负压状态引起Mn元素挥发损耗的增加和环境的污染。2.中频感应熔炼炉：但由于Mn元素的易氧化特性，在保护熔炼方面，若选用氯盐或氟盐等覆盖剂，则容易在高温下生成Cl2、HF等有毒气体，不仅对设备造成腐蚀和破坏，同时也对合金造成腐蚀和污染。同时，由于覆盖剂所使用的溶剂密度均大于合金，这一方面导致溶剂在合金熔液表面会下沉，需要一直添加才能够持续进行熔炼保护，使得溶剂使用量大。另一方面，溶剂若没有完全沉淀到炉底，则会残留在合金熔液中成为杂质，有害于合金的阻尼及力学性能。若采用气体保护，则难免会造成保护气体泄露和空气进入，易使合金在熔炼过程中氧化严重。3.石墨坩埚炉和炼钢炉联合熔炼法：联合熔炼法能够有效的解决Mn元素氧化严重的问题。但仅适用于低Mn型Mn-Cu基阻尼合金的熔炼，随Mn含量的增加，必然会导致Mn元素的挥发损耗严重。同时，该工艺过程相对复杂繁琐。4.粉末冶金法：此方法成品尺寸因模具大小而受到严重限制，且模具费用高，不利于高锰含量的Mn-Cu基阻尼合金大体积和规模化批量生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高锰阻尼合金熔模真空吸铸工艺，用以解决
技术介绍
中存在的众多问题。本专利技术提供如下技术方案：一种高锰阻尼合金熔模真空吸铸方法，其特征是，包括以下步骤：第一步，将电解Mn、电解Cu、电解Ni放入熔炼炉内；向熔炼炉内通入Ar气作为保护气体；待保护气完全充满熔炼炉后并通过升液管充满真空箱后，打开中频感应炉对原料进行加热，待金属完全熔化后，静置以便合金元素充分熔入；第二步，对熔模型壳预热并将其放入真空箱，待金属液冷却到1100℃～1200℃后对真空箱持续抽真空使得金属液通过升液管、Φ型管进入熔模型壳，保持真空度待金属液完全充型凝固，然后释压使升液管内的金属液回流到熔炼炉内；第三步，待合金凝固结束，去除冒口后依次进行机加工、热处理，获得最终产品。第一步中，电解Mn、电解Cu、电解Ni的质量比为75:20:5；Ar气的压力为3500Pa；加热温度为1300℃-1350℃，静置时间为10～15min。第二步中，所述预热后的熔模型壳温度为800-1000℃。第二步中，对真空箱持续抽真空至真空度达到50～60kPa；保持真空度的时间为15～20min。第二步中，在对真空箱持续抽真空前，真空泵对真空罐抽真空，真空度达到60～70kPa后再打开真空罐与真空箱之间的阀门，对真空箱抽真空。第三步中，热处理参数：900℃固溶1h+430℃时效8h。本专利技术还提供了一种实现上述吸铸方法的反应设备，其特征是，所述的反应设备包括熔炼炉、真空罐、真空箱、真空泵，所述的真空泵与所述的真空罐连接，真空罐出口与真空箱通过管路连接，真空箱放置于所述的熔炼炉的顶部，熔炼炉的底部连通有氩气的气体管路；真空箱内设有熔模型壳，熔模型壳与伸入到熔炼炉内的升液管连接。所述的升液管由真空箱的腔体底部延伸至所述的熔炼炉内，真空箱内采用Φ型管连接熔模型壳与升液管，简单便捷的解决了熔模型壳中心定位的问题。本专利技术的有益效果如下：1.本专利技术通过熔炼炉通入Ar气保护：Ar气充满熔炼炉，避免了Mn的氧化；Mn元素在1500℃平衡蒸气压为2700Pa，所以当通入Ar的压力为3500Pa时，可以抑制Mn的挥发。2.本专利技术熔模型壳温度为800-1000℃，防止金属液过快凝固，保证金属液流动性，使金属液充型完全。3.本专利技术采用对吸铸室抽真空：真空度为50-60kPa，调整真空度，从而控制吸铸速度，使充型平稳；同时由于熔模型壳处于真空状态，减少了Mn的氧化。4.本专利技术在升液管与熔模型壳之间使用Φ型管连接，单独的升液管和熔模型壳之间的连接容易造成偏差，使用Φ型管进行中转可以简单便捷的解决型壳中心定位问题。附图说明图1为本专利技术反应设备结构示意图。1、真空泵，2、真空罐，3、真空箱，4、熔模型壳，5、Φ型管，6、升液管，7、熔炼炉，8、保护气体管道，升液管与熔模型壳连接处9。图2为本专利技术的升液管与熔模型壳连接处9的放大示意图。4、熔模型壳，5、Φ型管，6、升液管，10、耐高温密封圈。图3为本专利技术不同制备工艺合金孪晶的SEM图。图4为合金孪晶的TEM图。从图3可以看出，合金中存在蝶状马氏体，证明合金发生马氏体相变。从图4可以看出，蝶状马氏体的亚结构为孪晶，孪晶界在外界振动应力作用下发生滑移，从而耗散能量，使振动发生衰减。孪晶的出现是合金具有阻尼性能的根本原因。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行描述。实施例一：结合图1-2，一种高锰阻尼合金熔模真空吸铸工艺，包括以下步骤：第一步，向熔炼炉内添加75kg电解Mn、20kg电解Cu、5kg电解Ni，向熔炼炉内通入Ar气至3500Pa，待保护气完全充满熔炼炉后并通过升液管充满真空箱后，打开中频感应炉对原料进行加热，加热到1300℃待金属完全熔化后，静置10～15min以便合金元素充分熔入；第二步，对熔模型壳预热至800℃并将其放入真空箱，待金属液冷却到1200℃后对真空吸铸室抽真空，持续抽真空至真空度达到60kPa，保持该真空度16～18min，然后释压使升液管内的金属液回流到熔炼炉内；第三步，待合金凝固结束，去除冒口后依次进行机加工、热处理：，热处理参数：900℃固溶1h+430℃时效8h，获得最终产品。实施例二：结合图1-2，一种高锰阻尼合金熔模真空吸铸工艺，包括以下步骤：...

【技术保护点】
1.一种高锰阻尼合金熔模真空吸铸装置，其特征在于，所述装置包括熔炼炉、真空罐、真空箱、真空泵，所述的真空泵与所述的真空罐连接，真空罐出口与真空箱通过管路连接，真空箱放置于所述的熔炼炉的顶部，熔炼炉的底部连通有氩气的气体管路；真空箱内设有熔模型壳，熔模型壳与伸入到熔炼炉内的升液管连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种高锰阻尼合金熔模真空吸铸装置，其特征在于，所述装置包括熔炼炉、真空罐、真空箱、真空泵，所述的真空泵与所述的真空罐连接，真空罐出口与真空箱通过管路连接，真空箱放置于所述的熔炼炉的顶部，熔炼炉的底部连通有氩气的气体管路；真空箱内设有熔模型壳，熔模型壳与伸入到熔炼炉内的升液管连接。


2.如权利要求1所述的一种高锰阻尼合金熔模真空吸铸装置，其特征在于，所述的升液管由真空箱的腔体底部延伸至所述的熔炼炉内，真空箱内采用Φ型管连接熔模型壳与升液管。


3.采用如权利要求1所述装置实施高锰阻尼合金熔模真空吸铸的方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步，将电解Mn、电解Cu、电解Ni放入熔炼炉内；向熔炼炉内通入Ar气作为保护气体；待保护气完全充满熔炼炉后并通过升液管充满真空箱后，打开中频感应炉对原料进行加热，待金属完全熔化后，静置以便合金元素充分熔入；
第二步，对熔模型壳预热并将其放入真空箱，待金属液冷却到1100℃～1200℃后对真空箱持续抽真空使得金属液通过升液管、Φ型管进入熔模型壳，保持真空度待金属液完全充型凝固，然后释压使升液管内的金属液回流到熔炼炉内；
第三步，待合金凝固结束，去除冒口后依次进行机加工、热处理，获得最终产品。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，第一步中，电解Mn、电解Cu、电解Ni的质量比为75:20:5；Ar气的压力为3500Pa；加热温度为1300℃-1350℃，静置时间为10～15min。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，赵国平，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32