提高中錳錳銅合金阻尼穩(wěn)定性的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及提高中錳錳銅合金阻尼穩(wěn)定性的熱處理方法，是將熔鑄中錳錳銅合金鑄錠熱軋成5mm厚錳銅合金板材，矯平后截取試樣；將試樣放入熱處理爐中均勻化處理；循環(huán)熱處理30次左右，得到具有穩(wěn)定阻尼性能的中錳錳銅合金。本發(fā)明所提供的熱處理工藝可有效促進α?Mn的析出，加速錳銅合金的阻尼性能衰退，從而使阻尼性能達到穩(wěn)定，并且在α?Mn形成的富錳區(qū)中生成新的馬氏體，富錳區(qū)的消失使雜質(zhì)不再富集在一起，從而使錳銅合金阻尼性能變得更加穩(wěn)定，同時生成的新馬氏體也能提高中錳錳銅合金的阻尼性能。
【專利說明】
提高中錳錳銅合金阻尼穩(wěn)定性的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高中錳錳銅合金阻尼穩(wěn)定性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Mn-Cu合金是目前研究較成熟的高阻尼合金之一，其突出優(yōu)點就是阻尼性能高，作為減振降噪材料已經(jīng)成功運用在潛艇和艦船上。錳銅高阻尼合金按錳含量不同可分為高錳(Mn>70wt.%)猛銅合金和中猛(Mn40wt.%?60wt.%)猛銅合金。高猛猛銅合金雖具有高阻尼性能，但是力學性能和耐蝕性差且工藝性不好，因此需要降低錳含量和添加N1、Fe、Al等合金元素，靠犧牲一部分阻尼性能，來提高Mn-Cu合金的力學性能和耐蝕性，逐步發(fā)展成為Mn-Cu-Al、Mn-Cu-Al-Ni_Fe等中猛猛銅多元高阻尼合金。如Sonoston (成分為Cu37%、A14.25%、Fe3%、Nil.5%，余為Mn)和Incramute(45Mn-53Cu_2Al)等早已取得商業(yè)應(yīng)用。其中，Sonoston合金作為潛艇螺旋槳用材料已經(jīng)取得明顯的降噪效果。Incramute合金作為變形熱處理材料主要用于制造機架、基座和座腳等承支結(jié)構(gòu)。
[0003]雖然錳銅合金的用途很廣，但是幾乎所有類型的錳銅合金在室溫放置過程中，均會表現(xiàn)出阻尼性能延時變劣的情況。阻尼性能相對于錳銅合金來說，是一個重要的力學性能，因此錳銅合金阻尼性能的好壞將直接影響到錳銅合金的使用及其壽命。對錳銅合金的阻尼性能因延時而變劣的原因，目前已取得重要研究的成果，其中本領(lǐng)域內(nèi)公認的原因是:由于錳銅合金長期放置或者時效過程中，α-Μη相的不斷析出會形成富錳區(qū)，富錳區(qū)會阻礙溶質(zhì)原子的運動，從而使雜質(zhì)原子在富錳區(qū)附近雜亂排列，這些雜質(zhì)原子的釘扎作用會阻礙錳銅合金中顯微組織的運動，從而使阻尼性能下降。因此，研究人員認為只有消除富錳區(qū)或使其轉(zhuǎn)化為馬氏體，才能使錳銅合金阻尼性能變得穩(wěn)定。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，最常規(guī)的方法是通過添加Er和C來消除錳銅合金中富錳區(qū)雜質(zhì)原子的釘扎，但是這種方法隨著使用時間的延長阻尼性能又會變得不穩(wěn)定。因此，目前急需一種能夠提高錳銅合金阻尼穩(wěn)定性的方法，使得錳銅合金的阻尼性能不會隨著時間的變化而發(fā)生，即使得錳銅合金的阻尼性能保持穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、便于操作能有效提高錳銅合金阻尼穩(wěn)定性的熱處理方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中錳銅合金阻尼性能會隨著時間的延長而逐漸變劣的問題，從而使得使合金阻尼性能保持穩(wěn)定。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
所述的提高中錳錳銅合金阻尼穩(wěn)定性的方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)材料準備:將熔鑄中錳錳銅合金鑄錠熱乳成5mm厚錳銅合金板材，矯平后截取試樣；
(2)均勻化處理:將經(jīng)步驟(I)截取的錳銅合金試樣放入熱處理爐中均勻化處理，所述均勻化處理的工藝為，將錳銅合金在830°0850°C固溶0.5-2h，然后水淬l-2min; (3)熱處理:將經(jīng)過步驟(2)處理后的錳銅合金放入熱處理爐中加熱到150°C-180°C，并在150 °C -180 °C的爐中保溫5min，再次水淬l_2min ；循環(huán)本步驟30次，得到具有穩(wěn)定阻尼性能的中錳錳銅合金，所述中錳錳銅合金包括成分范圍是:Mn 40-60wt%, Al 3.5-4.5%, Fe
2.5-3.5%, ,Nil.5-3%，余量為Cu。
[0007]本發(fā)明具有以下有益效果:
1.本發(fā)明方法通過對現(xiàn)有的中錳錳銅合金進行熱處理，通過循環(huán)熱處理工藝，促進α-Mn相析出，使合金中產(chǎn)生富錳區(qū)，從而提高錳銅合金的阻尼性能，加速錳銅合金阻尼性能的延時變劣，使合金阻尼性能變得穩(wěn)定，富錳區(qū)生成新的馬氏體，富錳區(qū)的消失使錳銅合金阻尼性能更加穩(wěn)定，新馬氏體會提高錳銅合金的阻尼性能。
[0008]2.本發(fā)明通過適當?shù)臒嵫h(huán)處理，可以加速錳銅合金阻尼性能的衰退，使錳銅合金的阻尼性能盡快變得穩(wěn)定，節(jié)約合金工程應(yīng)用調(diào)試成本，利于錳銅合金工程應(yīng)用并提高工程應(yīng)用的安全性。
[0009]3.本發(fā)明方法工藝簡單，安全性能高，適用于大規(guī)模的工業(yè)化生。
【附圖說明】
[0010 ]圖1為熱循環(huán)1次的試樣電子掃描電鏡照片；
圖2為熱循環(huán)10次的試樣能譜圖；
圖3為熱循環(huán)30次的電子掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0011 ]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0012]將Mn-Cu合金進行提高阻尼穩(wěn)定性的熱處理工藝。
[0013]實施例1:熱循環(huán)處理30次。
[0014]具體熱處理的工藝步驟如下:
1)材料準備:將熔鑄合金試制成斷面為一定規(guī)格的鑄錠，將鑄錠熱乳成5mm厚錳銅合金板材，采用矯直機將板材矯平，并從上述矯平的板材中截取試樣，以備進行熱處理試驗；
2)均勻化處理:將經(jīng)步驟(I)截取的錳銅合金試樣放入熱處理爐中均勻化處理，所述均勻化處理的工藝為將錳銅合金在840°C固溶0.5h，然后水淬I?2min;
3)熱處理:將經(jīng)過步驟(2)處理后的錳銅合金放入熱處理爐中加熱到150°C，并在150°C的爐中保溫5m i η，然后水淬I?2m i η;
4)第一熱循環(huán)處理:將步驟(3)的熱處理工藝循環(huán)進行10次，得到具有穩(wěn)定阻尼性能的錳銅合金；
5)第二熱循環(huán)處理:將經(jīng)步驟(4)得到的穩(wěn)定阻尼性能的錳銅合金再按照步驟(3)的熱處理工藝循環(huán)20次，得到阻尼性能既穩(wěn)定又優(yōu)良的錳銅合金。
[0015]參見圖1和圖2，從圖1上可以看出熱循環(huán)10次的試樣中沉淀析出第二相，從圖2上的能譜圖結(jié)果可以看出譜圖1?4的錳含量為56?86wt.%，說明這種第二相是α-Μη沉淀物，這些沉淀物阻礙了母相和馬氏體以及馬氏體之間界面的運動，使得錳銅合金的阻尼性能衰退，進而達到穩(wěn)定狀態(tài)。由于α-Μη沉淀團與周圍基體之間的半共格和錯排造成了非彈性應(yīng)變，樣品應(yīng)力的變化將改變沉淀團周圍的局域平衡，導(dǎo)致沉淀團在有些區(qū)域產(chǎn)生局域溶解，而在有利于沉淀的另一些區(qū)域則長大。隨著這些α-Μη沉淀物的不斷長大又形成了新的富Mn區(qū)域，這些富Mn區(qū)會不斷產(chǎn)生新的馬氏體。
[0016]從圖3上可以看出，再熱循環(huán)20次后，試樣中出現(xiàn)了細小層片狀的孿晶馬氏體，這些馬氏體孿晶的厚度約為5nm左右，長度不等大小不一，交叉排列，這些孿晶馬氏體的產(chǎn)生又使得錳銅合金的阻尼性能得到顯著改善，而且這些富錳區(qū)生成為馬氏體，能使錳銅合金阻尼性能更加穩(wěn)定。
[0017]需要說明的是，均勻化處理中，錳銅合金不限于在840°C固溶0.5h，在830°0850°C范圍內(nèi)固溶0.5?2h均達到相同的效果。熱處理中，不僅限于150°C保溫5min，在150°0180°C保溫3?5min，再水淬I?2min;循環(huán)進行30次左右，得到阻尼性能既穩(wěn)定又優(yōu)良的錳銅合金。具體實施例及效果不再累述。
【主權(quán)項】
1.提高中錳錳銅合金阻尼穩(wěn)定性的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)材料準備:將熔鑄中錳錳銅合金鑄錠熱乳成5mm厚錳銅合金板材，矯平后截取試樣； (2)均勻化處理:將經(jīng)步驟(I)截取的錳銅合金試樣放入熱處理爐中均勻化處理，所述均勻化處理的工藝為，將錳銅合金在830°C_850°C固溶0.5-2h，然后水淬l-2min; (3)熱處理:將經(jīng)過步驟(2)處理后的錳銅合金放入熱處理爐中加熱到150°C_180°C，并在150 °C -180 °C的爐中保溫5min，再次水淬l_2min ；循環(huán)本步驟30次，得到具有穩(wěn)定阻尼性能的中錳錳銅合金，所述中錳錳銅合金包括成分范圍是:Mn 40-60wt%, Al 3.5-4.5%, Fe.2.5-3.5%, ,Nil.5-3%，余量為Cu。
【文檔編號】C22C9/05GK105821358SQ201610376121
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】王凈, 丁岳雷
【申請人】浙江三瑞銅業(yè)有限公司