一種復(fù)相型高阻尼鎂合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鎂合金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種Mg-Sn系復(fù)相型高阻尼鎂合金。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著航空航天、交通運(yùn)輸工具、輕重工業(yè)、大型建筑物及土木結(jié)構(gòu)等眾多 領(lǐng)域的發(fā)展，輕量化成為人們關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域，但是由于輕量化帶來(lái)的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題不 僅造成環(huán)境污染，影響生活質(zhì)量，而且也影響了各零件結(jié)構(gòu)的使用甚至造成災(zāi)難性后果。采 用鎂合金等阻尼材料是一種十分有效的減振降噪的途徑，它具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕體積小的 特點(diǎn)，可以吸收振動(dòng)能量，降低振動(dòng)和噪聲。
[0003] 傳統(tǒng)的阻尼合金如Mn-Cu、Zn-Al等，合金密度大、耐熱性差，而鎂合金具有輕質(zhì)、 比強(qiáng)度、比剛度高、阻尼性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車和電子等工業(yè)領(lǐng)域。但 是雖然在純鎂的基礎(chǔ)上通過(guò)添加合金元素增強(qiáng)了力學(xué)性能但卻會(huì)降低其阻尼性能。這是因 為純鎂及目前研宄涉及的鎂合金的阻尼機(jī)制在常溫下屬于位錯(cuò)型，符合Granato-LUcke理 論。根據(jù)Granato-LUcke理論，合金元素溶于基體金屬會(huì)使其發(fā)生晶格畸變，對(duì)位錯(cuò)產(chǎn)生釘 扎作用，使位錯(cuò)線彎曲，降低位錯(cuò)密度和有效長(zhǎng)度，從而導(dǎo)致阻尼性能降低。對(duì)于位錯(cuò)型阻 尼機(jī)制鎂合金，通過(guò)T4處理，合金中的析出相因固溶處理而分解，使其成為過(guò)飽和固溶體， 對(duì)位錯(cuò)線的釘扎作用減弱，從而提高了在高應(yīng)變振幅下的阻尼性能。而經(jīng)過(guò)T5處理的合金 析出的第二相更多，所以同理阻尼性能減小得更多。根據(jù)鎂合金的阻尼機(jī)制，開(kāi)發(fā)高力學(xué)性 能、高阻尼性能、低密度的新型阻尼鎂合金是近年來(lái)研宄者主要的研宄方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種優(yōu)異阻尼性能復(fù)相型高阻尼 鎂合金。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)如下手段實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種復(fù)相型高阻尼鎂合金，其特征在于，以Mg為基體，其它組分的重量百分比為： Sn:0. 01-50wt%，可以只是Mg-Sn二元合金，或者在此基礎(chǔ)上，添加一種或者多種其它合 金元素，其它合金元素的含量0. 〇l-l〇wt% %，其含量小于Sn元素的含量；采用如下的處 理步驟制得：鎂錠加入井式電阻爐中熔煉，熔化過(guò)程采用SF6保護(hù)氣體；鎂錠升溫750°C熔 化后，加入一定比例的錫錠或/和其它合金元素，在680-730°C爐內(nèi)保溫20-40min;結(jié)束后 靜置降溫，并在保護(hù)氣氛中澆鑄；所得鑄態(tài)合金在460-500°C固溶24小時(shí)后水冷，然后在 200-240°C保溫10-24小時(shí)進(jìn)行時(shí)效，獲得目標(biāo)物。
[0007] 所述其它合金元素包括任意元素。其中Zn的含量不超過(guò)1%，A1的含量不超過(guò)
[0008] 本發(fā)明Mg-Sn系列鎂合金，由于含有Sn元素的鎂合金中生成了層片狀的Mg2Sn共 晶相，因?yàn)樵摵辖鹩驳?相（Mg2Sn)與基體a相（富Mg相）界面發(fā)生粘彈性作用或第二 相變形而吸收振動(dòng)能，而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)能量的耗散。因此，該系列合金呈現(xiàn)了位錯(cuò)與相界復(fù)合控 制的阻尼特征，表現(xiàn)出了優(yōu)異的阻尼性能。在鑄態(tài)時(shí)，其品質(zhì)因子的倒數(shù)為0.07-0. 15。 熱處理工藝對(duì)Mg-Sn合金阻尼性能的影響與目前所報(bào)道的單純由位錯(cuò)機(jī)制阻尼鎂合金 不同，通過(guò)T4處理，合金中的共晶組織Mg2Sn因固溶處理而分解，所以GT1有所降低，為 0. 04-0. 14;而位錯(cuò)型機(jī)制的鎂合金，經(jīng)過(guò)固溶處理CT1的值會(huì)升高。經(jīng)過(guò)T6處理的合金析出 了細(xì)小的Mg2Sn金屬間化合物，對(duì)位錯(cuò)產(chǎn)生強(qiáng)釘扎作用，Q4的值進(jìn)一步降低為0. 01-0. 14。 上述現(xiàn)象表明，層片狀的Mg2Sn共晶組織在振動(dòng)應(yīng)力作用下，第二相與基體界面發(fā)生了粘彈 性作用或第二相變形而吸收振動(dòng)能。通過(guò)T4和T6處理表明，特有的共晶組織致使合金具 有位錯(cuò)和復(fù)相兩種阻尼機(jī)制。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1-圖12是本發(fā)明實(shí)施例鑄態(tài)的微觀組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 本發(fā)明合金的制備方法包括如下步驟：
[0011] 1.原料采用工業(yè)鎂錠（純度為99.95wt%)，在SG2-5-12井式電阻爐熔煉，熔化過(guò) 程采用SF6保護(hù)氣體；
[0012] 2?將鎂錠升溫750°C熔化后，加入一定比例的錫錠（純度為99. 98wt% )和其它合 金元素，在680-730°C爐內(nèi)保溫20-40min;
[0013] 3.結(jié)束后靜置降溫，并在保護(hù)氣氛中澆鑄；
[0014] 4.鑄態(tài)合金在460-500°C固溶24小時(shí)后水冷，然后在200-240°C保溫10-24小時(shí) 進(jìn)行時(shí)效；
[0015] 5.阻尼性能測(cè)試
[0016] 采用JN-1葛式扭擺儀測(cè)試表征阻尼性能。對(duì)每種合金成分在鑄態(tài)、T4、T6態(tài)下的 試樣，經(jīng)線切割加工的直徑1. 5_X長(zhǎng)度大于5_的圓截面合金絲，進(jìn)行阻尼性能的測(cè)試， 主要變量為應(yīng)變振幅，測(cè)定內(nèi)耗與應(yīng)變振幅之間的關(guān)系，阻尼結(jié)果用品質(zhì)因子的倒數(shù)(^來(lái) 表征。
[0017] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018] 實(shí)施例1 :
[0019] 鎂和錫的純度分別選Mg99. 95wt%、Sn99. 98wt%。首先將純鎂錠和放入熔化爐中， 待其全部熔化后，將熔體溫度升至750°C，然后將經(jīng)過(guò)預(yù)熱的錫錠加入熔體，攪拌均勻，靜置 15min，然后降溫至680°C澆鑄、澆鑄過(guò)程始終在N2氣和SF6的保護(hù)氣氛下進(jìn)行。獲得的鑄 件成分如表1所不。
[0020] 表1 1#試樣成分（重量百分比）
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種復(fù)相型高阻尼鎂合金，其特征在于，以Mg為基體，其它組分為的重量百分比為： Sn:0. 01-50wt%，可以只是Mg-Sn二元合金，或者在此基礎(chǔ)上，添加一種或者多種其它合金 元素，其它合金元素的含量〇. 〇l-l〇wt% %，其含量小于Sn元素的含量；采用如下的處理步 驟制得：鎂錠加入井式電阻爐中熔煉，熔化過(guò)程采用SF6保護(hù)氣體；鎂錠升溫750°C熔化后， 加入一定比例的錫錠和其它合金元素，在680-730°C爐內(nèi)保溫20-40min;結(jié)束后靜置降溫， 并在保護(hù)氣氛中澆鑄；所得鑄態(tài)合金在460-500 °C固溶24小時(shí)后水冷，然后在200-240 °C保 溫10-24小時(shí)進(jìn)行時(shí)效，獲得目標(biāo)物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之Mg-Sn系復(fù)相型高阻尼鎂合金，其特征在于，所述其它合金元 素包括：Zn的含量不超過(guò)1%，A1的含量不超過(guò)3%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之Mg-Sn系復(fù)相型高阻尼鎂合金，其特征在于，組分的重量百分 比為：Sn:5,Fe彡 0? 04,Si彡 0? 05，Ni彡 0? 02,Cu彡 0? 01，余量為Mg。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之Mg-Sn系復(fù)相型高阻尼鎂合金，其特征在于，所給組分的重量 百分比為：Sn:3,Zr:0. 35，F(xiàn)e彡 0? 04,Si彡 0? 05，Ni彡 0? 02,Cu彡 0? 01，余量為Mg。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之Mg-Sn系復(fù)相型高阻尼鎂合金，其特征在于，所給組分的重量 百分比為Sn:4. 8,Sr:0. 5,Fe彡 0? 04,Si彡 0? 05，Ni彡 0? 02,Cu彡 0? 01，余量為Mg。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)相型高阻尼鎂合金,Sn的重量百分?jǐn)?shù)0.01-50，采用如下的處理步驟：鎂錠加入井式電阻爐中熔煉，熔化過(guò)程采用SF6保護(hù)氣體；鎂錠升溫750℃熔化后，加入一定比例的錫錠和其它合金元素，在680-730℃爐內(nèi)保溫20-40min；結(jié)束后靜置降溫，并在保護(hù)氣氛中澆鑄；所得鑄態(tài)合金在460-500℃固溶24小時(shí)后水冷，然后在200-240℃保溫10-24小時(shí)進(jìn)行時(shí)效，獲得目標(biāo)物。本發(fā)明復(fù)相型高阻尼鎂合金呈現(xiàn)了位錯(cuò)與相界復(fù)合控制的阻尼特征，表現(xiàn)出了優(yōu)異的阻尼性能。
【IPC分類】C22C1-02, C22F1-06, C22C23-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104711469
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510059455
【發(fā)明人】劉紅梅, 胥永剛, 陳輝, 陳宇, 高天學(xué), 孫兵
【申請(qǐng)人】西南交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日