热处理对Mn-Cu合金阻尼性能的影响及阻尼材料叠层结构研究

发布时间：2017-08-20 09:32

  本文关键词：热处理对Mn-Cu合金阻尼性能的影响及阻尼材料叠层结构研究

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【摘要】：本文采用真空感应熔炼技术制备了Mn-48.1Cu-1.55Al(wt%)阻尼合金。利用镶铸法制备了Mn-Cu和Fe-Cr-Mo两种阻尼合金的叠层结构。通过X射线衍射技术(XRD),光学显微镜,扫描电镜,到扭摆等研究了固溶冷却速度,时效时间对铸态Mn-Cu合金阻尼性能的影响；并探究了环境温度对Mn-Cu合金阻尼性能的影响。以界面剪切强度、抗拉强度考察了叠层结构界面结合性能；并分析磁场、非磁场和不同环境温度条件下,叠层结构的阻尼性能。Mn-Cu合金经850℃ 0.5h固溶处理后以不同速度冷却,并经不同温度时效处理,发现慢冷对合金的阻尼性能有利；固溶后再时效可大幅度提高水冷态Mn-Cu合金的阻尼性能,大约为时效前的19.53倍,这是由于过饱和程度越高越有利于调幅分解的进行；测试不同温度时效后试样的维氏硬度,并结合阻尼性能,确定了亚稳互溶区内Mn-Cu合金发生调幅分解的最佳温度为430℃。水冷状态Mn-Cu合金经430℃不同时间时效后,结果表明：随时效时间增加合金的阻尼性能先增加后减小,4h时效阻尼性能最佳(Q-1=0.1523)。主要原因在于,时效过程中借助调幅分解形成的富Mn区(Mn含量80at%)提高了Mn-Cu合金的马氏体相变点(Ms=82.5℃),使合金形成了马氏体孪晶；过时效状态α-Mn的析出导致了合金阻尼性能下降。Mn-Cu合金获得最佳阻尼性能的热处理工艺为：850℃ 0.5h淬火再进行430℃4h时效处理；探究了环境温度对Mn-Cu合金阻尼性能的影响,随环境温度的升高,合金阻尼性能逐渐降低。原因在于较高的环境温度引起了马氏体的逆转变,使合金中孪晶数量减少。叠层结构取得了良好的界面结合效果,铸锭底部的叠层结构界面形成了良好的冶金结合,界面剪切强度达到157.5MPa,拉伸强度达到156.98Mpa;靠近铸型型壁及铸锭顶部的叠层结构界面为冶金结合机械结合共存；叠层结构包含了铁磁型和孪晶型两种阻尼机制；磁场环境和高的环境温度分别抑制了铁磁型阻尼和孪晶型阻尼；叠层结构可以在更宽的幅域和温域保持良好阻尼性能,并且在磁场环境中仍具有良好的减振性能。但铁磁型阻尼在叠层结构中发挥的作用有限,原因在于叠层结构的堆垛次序以及组元尺度和比例。
【关键词】：Mn-Cu合金 阻尼性能 调幅分解 孪晶 叠层结构
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG145;TG156
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-26
• 1.1 阻尼11-12
• 1.2 Mn-Cu概述12-15
• 1.2.1 Mn-Cu阻尼合金的基本特性13-14
• 1.2.2 Mn-Cu合金的阻尼机理14-15
• 1.3 Mn-Cu阻尼合金的相变15-18
• 1.3.1 Mn-Cu合金相图15-16
• 1.3.2 Mn-Cu合金的相变及孪晶形成16-17
• 1.3.3 Mn-Cu合金的调幅分解17-18
• 1.4 Mn-Cu合金阻尼性能的影响因素18-21
• 1.4.1 合金化18-20
• 1.4.2 热处理20-21
• 1.5 Mn-Cu阻尼合金的工程应用21-22
• 1.6 双金属复合22-23
• 1.7 选题意义及研究内容23-24
• 1.7.1 选题背景及意义23-24
• 1.7.2 本文研究内容24
• 1.8 技术路线24-26
• 第2章 实验材料与研究方法26-34
• 2.1 合金熔炼及试样制备26-29
• 2.1.1 材料成分设计及熔炼设备26
• 2.1.2 合金熔炼及试样制备26-27
• 2.1.3 叠层阻尼结构制备27-29
• 2.1.3.1 镶块表面处理27-29
• 2.1.3.2 叠层结构镶铸29
• 2.2 热处理工艺29-30
• 2.2.1 固溶工艺29
• 2.2.2 时效工艺29-30
• 2.3 性能测试30-33
• 2.3.1 阻尼性能30-31
• 2.3.2 力学性能测试31-33
• 2.3.2.1 显微硬度31
• 2.3.2.2 界面剪切性能31-33
• 2.4 显微组织及微观分析33-34
• 2.4.1 金相组织观察33
• 2.4.2 XRD分析33
• 2.4.3 扫描电镜分析33-34
• 第3章 热处理工艺对Mn-Cu合金阻尼性能的影响34-48
• 3.1 实验结果34-41
• 3.1.1 XRD图谱34-36
• 3.1.2 微观组织36-37
• 3.1.3 阻尼性能37-41
• 3.2 分析讨论41-46
• 3.2.1 冷却速度对Mn-Cu合金阻尼性能的影响41-42
• 3.2.2 时效对Mn-Cu合金阻尼性能的影响42-46
• 3.2.2.1 确定Mn-Cu最佳时效温度42-44
• 3.2.2.2 时效时间对Mn-Cu合金阻尼性能的影响44-46
• 3.2.3 环境温度对Mn-Cu合金阻尼性能的影响46
• 3.3 小结46-48
• 第4章 Fe-Cr-Mo与Mn-Cu叠层结构的界面结合性能及阻尼性能48-59
• 4.1 实验结果48-54
• 4.1.1 界面微观组织48-49
• 4.1.2 界面的力学性能49-52
• 4.1.2.1 界面剪切强度49-51
• 4.1.2.2 界面拉伸强度51-52
• 4.1.3 叠层结构阻尼性能52-54
• 4.2 分析与讨论54-57
• 4.2.1 叠层结构界面结合性能54-55
• 4.2.2 叠层结构阻尼性能55-57
• 4.3 小结57-59
• 第5章 结论59-60
• 展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果69

【参考文献】

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本文编号：705883