Mn-Cu高阻尼合金的制備工藝研究

Mn-Cu合金因其獨(dú)特的阻尼性能而備受關(guān)注，在航空航天、精密儀器等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。本研究針對(duì)Mn-Cu阻尼合金的制備及性能進(jìn)行了深入探索，通過(guò)對(duì)制備工藝、Cu含量以及燒結(jié)溫度的調(diào)整，尋求最佳制備方法和優(yōu)化性能。

Mn-Cu合金的阻尼特性主要來(lái)源于其內(nèi)部的位錯(cuò)和點(diǎn)缺陷。在合金受到振動(dòng)時(shí)，位錯(cuò)與雜質(zhì)原子之間的交互作用導(dǎo)致滯后效應(yīng)的產(chǎn)生，進(jìn)而抵消振動(dòng)，達(dá)到阻尼的效果。這一機(jī)制可以通過(guò)Granato和Lücke提出的位錯(cuò)釘扎模型進(jìn)行解釋。當(dāng)外加交變應(yīng)力作用于合金時(shí)，位錯(cuò)線會(huì)發(fā)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，隨著應(yīng)力的增加，位錯(cuò)線逐漸從雜質(zhì)原子的弱釘扎上脫離，發(fā)生雪崩式的脫釘，從而產(chǎn)生阻尼。

本研究對(duì)比了三種不同的成型方式：

1#：納博熱電阻熔煉爐熔煉制備工藝過(guò)程

2#：直熱法粉末燒結(jié)法制備工藝過(guò)程

3#：真空管式爐燒結(jié)制備工藝過(guò)程

發(fā)現(xiàn)真空管式爐燒結(jié)制備方法（3#方法）在力學(xué)性能和阻尼性能上均表現(xiàn)出較好的效果。該方法制備的合金抗拉強(qiáng)度達(dá)到450 MPa，屈服強(qiáng)度218 MPa，阻尼性能0.09973，且制備工藝簡(jiǎn)單，操作方便。

隨著Cu含量的增加，Mn-Cu合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和阻尼性能均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。在燒結(jié)溫度為1400℃時(shí)，當(dāng)Cu含量為25%時(shí)，合金性能達(dá)到最優(yōu)，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率和阻尼性能分別為530 MPa、298 MPa、8.9%和0.09973。

燒結(jié)溫度是影響Mn-Cu合金性能的另一個(gè)關(guān)鍵因素。通過(guò)對(duì)比不同燒結(jié)溫度下制備的合金試樣的金相圖和力學(xué)性能，我們發(fā)現(xiàn)隨著燒結(jié)溫度的增加，合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率均呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。在燒結(jié)溫度為1400℃時(shí)，合金的性能達(dá)到最優(yōu)，抗拉強(qiáng)度達(dá)到486 MPa，屈服強(qiáng)度為218 MPa，延伸率為13%，阻尼性能為0.07534。此外，我們還發(fā)現(xiàn)合金的斷口形貌與燒結(jié)溫度密切相關(guān)。燒結(jié)溫度越高，合金的韌窩越密集，韌性斷裂特征越顯著。

軋制顯著影響高錳銅阻尼合金的性能。適當(dāng)軋制能細(xì)化晶粒，增加位錯(cuò)密度，從而提高合金的阻尼性能。然而，過(guò)度軋制可能導(dǎo)致裂紋等缺陷，降低阻尼性能。因此，通過(guò)優(yōu)化軋制工藝，可以在保持合金力學(xué)性能的同時(shí)，提升其阻尼性能，為制備高性能Mn-Cu阻尼合金提供重要參考。

本研究通過(guò)對(duì)Mn-Cu阻尼合金的制備方法和工藝條件的探索，確定了真空管式爐燒結(jié)制備方法（3#方法）為最佳制備方式，并通過(guò)調(diào)整Cu含量和燒結(jié)溫度優(yōu)化了合金的性能。在燒結(jié)溫度為1400℃、Cu含量為25%時(shí)，合金的性能達(dá)到最優(yōu)。此外，我們還對(duì)合金的微觀組織進(jìn)行了觀察和分析，進(jìn)一步揭示了合金性能與微觀組織之間的關(guān)系。這些研究成果為Mn-Cu阻尼合金的制備和應(yīng)用提供了重要的參考依據(jù)。

【Mn-Cu 高阻尼合金的制備及組織性能研究】

蘭州理工大學(xué)全日制工程碩士學(xué)位論文

何金霞