一種低密度高阻尼鋁基減振合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低密度高阻尼鋁基減振合金及其制備方法。合金組成為：Al:70-80%；Mg:5-10%；Zn:5-10%；Si:3-5%和Cu:1-6%。制備方法包括如下步驟：將各原料放入真空感應(yīng)爐內(nèi)感應(yīng)熔化,溫度加熱到700-900℃形成合金熔體并保溫10分鐘實(shí)現(xiàn)成份均勻化；采用擠壓鑄造工藝,在700-800℃引入模腔并在10秒內(nèi)開始施加壓力~80-100MPa，等到完全凝固后,開模取出鑄件；再對(duì)材料進(jìn)行熱處理，熱處理的方法是在380-450℃保溫4個(gè)小時(shí)并水淬到室溫；最后在120-220℃下保溫20個(gè)小時(shí)并水冷到室溫。本發(fā)明以鋁合金為基礎(chǔ),采用多元合金技術(shù),通過(guò)控制鎂和鋅的比例，開發(fā)、低密度高阻尼鋁基阻尼合金材料。合金的阻尼性能(SDC)能達(dá)到15%左右,密度維持在2.7g/cm3左右，達(dá)到武器和交通領(lǐng)域?qū)辖鸩牧陷p量化的要求。
【專利說(shuō)明】一種低密度高阻尼鋁基減振合金及其制備方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種合金材料，具體地說(shuō)，涉及一種低密度高阻尼鋁基減振合金。
【背景技術(shù)】
[0003]工業(yè)的飛速發(fā)展對(duì)現(xiàn)代機(jī)械提出了更高的性能，效率和精度的要求。在國(guó)際范圍內(nèi)，機(jī)械的高速化和大功率化伴隨而來(lái)的振動(dòng)和噪音對(duì)環(huán)境的污染日益嚴(yán)重，同時(shí)嚴(yán)重地影響著電子器件和儀器儀表的質(zhì)量，精度和壽命。高阻尼合金是一種能有效地將機(jī)械振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成熱能而達(dá)到減振降噪目標(biāo)的新型金屬功能材料。高阻尼合金既有金屬材料的強(qiáng)度，也有非金屬材料的高阻尼特性。采用高阻尼合金制造的減振結(jié)構(gòu)件可以有效地減輕振動(dòng)的產(chǎn)生和傳播。
[0004]高阻尼鋁合金由于具有比重小和強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在輕量化和有高減震性能要求的場(chǎng)合是理想的結(jié)構(gòu)材料。現(xiàn)有的高阻尼鋁合金主要包括Al-Zn體系和Al-Mg體系。對(duì)于Al-Zn體系來(lái)說(shuō)，合金的阻尼系數(shù)隨著Zn含量的增加而有顯著的提高，但是同時(shí)伴隨著密度的增大(3.4飛.8 g/cm3) ο對(duì)于Al-Mg合金來(lái)說(shuō)，在較低密度下(~2.6 g/cm3)合金的阻尼系數(shù)可以維持在較高的數(shù)值，但是材料的鑄造性能不足，機(jī)械強(qiáng)度低，耐蝕性差，作為高阻尼材料應(yīng)用范圍受到很大的限制。鑒于高阻尼鋁基合金在精密儀器，現(xiàn)代機(jī)械，航空航天，國(guó)防軍事，汽車交通等領(lǐng)域的重要作用，大力研制新型低密度高阻尼鋁基合金材料具有極其重大的工程意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有低密度高阻尼的鋁基減振合金。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種鋁基減振合金，由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成:
Al 70-80% ；Mg: 5-10% ；Zn: 5-10% ；S1: 3-5% 和 Cu: 1_6%。
[0007]上述鋁基減振合金的制備方法，包括如下步驟:將各原料放入真空感應(yīng)爐內(nèi)，抽真空后采用氬氣保護(hù)的方式將材料進(jìn)行感應(yīng)熔化，溫度加熱到700-900°C形成合金熔體并保溫10分鐘實(shí)現(xiàn)成份均勻化；采用擠壓鑄造工藝，在700-800°C引入模腔并在10秒內(nèi)開始施加壓力lO-lOOMPa，等到完全凝固后，開模取出鑄件；再對(duì)材料進(jìn)行熱處理，熱處理的方法是在380-450°C保溫4個(gè)小時(shí)并水淬到室溫；最后在120-220°C下保溫20個(gè)小時(shí)并水冷到室溫。
[0008]現(xiàn)有的高阻尼鋁合金主要包括Al-Zn體系和Al-Mg體系。對(duì)于Al-Zn體系來(lái)說(shuō)，合金的阻尼系數(shù)隨著Zn含量的增加而有顯著的提高，但是同時(shí)伴隨著密度的增大(3.4^6.8 g/cm3)。對(duì)于Al-Mg合金來(lái)說(shuō)，在較低密度下(~2.6 g/cm3)合金的阻尼系數(shù)可以維持在較高的數(shù)值，但是材料的鑄造性能不足，機(jī)械強(qiáng)度低，耐蝕性差，作為高阻尼材料應(yīng)用范圍受到很大的限制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
(I) 本發(fā)明以鋁合金為基礎(chǔ)，采用多元合金設(shè)計(jì)技術(shù)，通過(guò)控制鎂和鋅的比例，設(shè)計(jì)開發(fā)新的低密度高阻尼鋁基阻尼合金材料。通過(guò)采用鎂，鋅，銅和硅來(lái)進(jìn)行合金化，并通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚韥?lái)優(yōu)化合金的阻尼性能。經(jīng)過(guò)鑄造和熱處理后，合金的阻尼性能(SDC)能達(dá)到15%左右，密度維持在2.7g/cm3左右，達(dá)到武器和交通領(lǐng)域?qū)辖鸩牧陷p量化的要求。本專利設(shè)計(jì)的產(chǎn)品制備方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)施和生產(chǎn)。
[0009](2)本發(fā)明通過(guò)添加銅和硅來(lái)改變析出相的種類和含量，從而提高材料的強(qiáng)韌性和耐腐蝕性，使得高阻尼合金材料具有良好的加工性能。通過(guò)優(yōu)化的熱處理技術(shù)來(lái)進(jìn)一步細(xì)化合金組織和改善材料的強(qiáng)韌性。
[0010](3)本發(fā)明的配方和工藝可以顯著地提高合金的阻尼性能(SDC:~15%)和強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度~250MPa，伸長(zhǎng)率~8%)，并具有冶煉加工方法簡(jiǎn)單和熱處理成本低的特點(diǎn)。產(chǎn)品適用領(lǐng)域廣，可以廣泛用于輕量化要求的減振環(huán)境。解決了目前現(xiàn)有的鋁基減振合金強(qiáng)度低，抗蝕性差的缺點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1:
一種密度為2.7 g/cm3左右的鋁基高阻尼合金材料。該材料的熔煉和鑄造方法為:將分別占有原料總重量為Al:80 wt%, Mg: 9wt%, Zn: 7 wt%, S1:3wt%, Cu:1 wt%的原料放入真空感應(yīng)爐內(nèi)。抽真空后采用氬氣保護(hù)的方式將材料進(jìn)行感應(yīng)熔化，溫度加熱到800°C左右形成合金熔體并保溫10分鐘實(shí)現(xiàn)成份均勻化。采用擠壓鑄造工藝，在720°C引入模腔并在10秒內(nèi)開始施加壓力(90MPa)。等到完全凝固后，開模取出鑄件。材料的熱處理工藝為:在400°C保溫4個(gè)小時(shí)并水淬到室溫。隨后在160°C下保溫20個(gè)小時(shí)并水冷到室溫。所得材料的阻尼性能(SDC:~15%)和強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度~250MPa，伸長(zhǎng)率~8%)。
[0012]實(shí)施例2:
一種密度為2.7g/cm3左右的鋁基高阻尼合金材料。該材料的熔煉和鑄造方法為:將分別占有原料總重量為 Al: 75 wt%, Mg: 8wt%, Zn: 8wt%, S1: 4 wt%, Cu: 5 wt% 的原料放入真空感應(yīng)爐內(nèi)。抽真空后采用氬氣保護(hù)的方式將材料進(jìn)行感應(yīng)熔化，溫度加熱到850°C左右形成合金熔體并保溫10分鐘實(shí)現(xiàn)成份均勻化。采用擠壓鑄造工藝，在740°C引入模腔并在10秒內(nèi)開始施加壓力(SOMPa)。等到完全凝固后，開模取出鑄件。材料的熱處理工藝為:在420°C保溫4個(gè)小時(shí)并水淬到室溫。隨后在180°C下保溫20個(gè)小時(shí)并水冷到室溫。所得材料的阻尼性能(SDC:~14%)和強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度~240MPa，伸長(zhǎng)率~7%)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁基減振合金，其特征在于由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成:
Al: 70-80% ；Mg: 5-10% ；Zn: 5-10% ；S1: 3-5% 和 Cu: 1_6%。
2.權(quán)利要求1所述鋁基減振合金的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 將各原料放入真空感應(yīng)爐內(nèi)，抽真空后采用氬氣保護(hù)的方式將材料進(jìn)行感應(yīng)熔化，溫度加熱到700-900°C形成合金熔體并保溫10分鐘實(shí)現(xiàn)成份均勻化；采用擠壓鑄造工藝，在700-750°C引入模腔并在10秒內(nèi)開始施加壓力~80-100MPa，等到完全凝固后，開模取出鑄件；再對(duì)材料進(jìn)行熱處理，熱處理的方法是在380-450°C保溫4個(gè)小時(shí)并水淬到室溫；最后在120-220°C下保溫20個(gè)小時(shí)并水冷到室溫。
【文檔編號(hào)】C22F1/047GK103981405SQ201410193115
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】劉亞軍, 曹賀全, 曹帥, 郭強(qiáng) 申請(qǐng)人:曹帥