Mn-Cu系高阻尼合金的凝固组织控制及阻尼特性的改善

Mn-Cu系阻尼合金兼有较高的阻尼特性和良好的力学性质,因而具有较大的实用前景.这类合金通常经过铸造,塑性加工和热处理来获得要求的性能和组织.加工后的Mn-Cu合金存在一个特定温度,在此温度以上合金的阻尼性能将会消失,因而影响了合金的在较高温度下的使用.该温度和合金的Mn含量有关,然而提高合金的Mn含量有会降低合金的加工性及力学性能.一般Mn-Cu合金的热处理都是利用400℃附近的时效来获得相分解后的局部高Mn组织.但是目前的时效处理后的Mn-Cu阻尼合金的最高使用温度只在80℃以下.为解决Mn-Cu阻尼合金使用温度的局限性,本研究选用凝固过程控制的方法在铸造组织中来获得较大幅度的Mn含量分布,从而在Mn-Cu合金得到较高的高阻尼特性温度.本工作利用铸型温度控制的方法,将M2052(Mn-20Cu-5Ni-2Fe)合金在250～0.1 K/s冷却速度范围内控制凝固.随凝固冷却速度的降低在合金的铸态组织中观察到二次枝晶间距和晶粒尺寸的明显增大.同时还发现缓冷凝固的合金的成分比快冷凝固有较大的分布幅度.铸态下的合金阻尼性能评价也证实了凝固冷却速度对合金的凝固组织有很大的影响.尽管铸态组织的合金的高温阻尼性能并没有很大的改善,然而通过对铸态组织实施时效处理后发现缓冷凝固合金的高温阻尼性能有很大的改善.凝固冷却速度对时效处理后合金的阻尼性能有明显的影响.实验结果表明0.1 K/s的冷却速度下缓慢凝固的合金在时效处理后高阻尼特性可持续高达120℃.