새로운 캐스트 MnCuNiFeZnAl 합금 등으로 용량 및 높은 온도 댐핑의 준비에 대 한 사용할 수 있는 기술

요약

여기 우리 소설 미네소타 Cu-기반 합금 높은-품질 지 열 기술 및 적당 한 열 처리 방법에 의해 우수한 포괄적인 공연를 얻기 위해 프로토콜을 제시.

초록

망간 (Mn)-구리 (Cu)-기반 합금 댐핑 능력을 발견 하 고 유해한 진동을 효과적으로 소음을 사용할 수 있습니다. M2052 (미네소타-20Cu-5Ni-2Fe, %)은 우수한 댐핑 용량 및 가공 성 보유 하 고 미네소타-Cu-기반 합금의 중요 한 지점. 최근 수십 년간, 많이 연구 되었습니다 M2052, 댐핑 용량, 기계적 성질, 내 식 성, 그리고 서비스 온도, 등 개선의 성능 최적화에 성과의 주요 방법 실시 최적화는 합금, 열 처리, 전처리, 및 다른 방법으로 성형 등, 어느 합금, 뿐만 아니라 적당 한 열 처리를 채택, 중 완벽 한과 종합을 간단 하 고 가장 효과적인 방법입니다 성능입니다. M2052 합금 주조 성형에 대 한 우수한 성능을 얻으려면, 우리는 Zn 및 Al MnCuNiFe 합금 행렬에 추가 하 고 다양 한 열 처리 방법 사용 하 여 미세, 댐핑 용량 및 온도에 비교를 제안 합니다. 따라서, 새로운 유형의 우수한 댐핑 용량 및 높은 온도와 캐스트 세 Mn-22.68Cu-1.89Ni-1.99Fe-1.70Zn-6.16Al (at.%) 합금은 최적화 된 열 처리 방법에 의해 얻어진 다. 단조 기술에 비해, 캐스팅 성형은 간단 하 고 더 효율적으로, 그리고이로 주조 합금의 감쇠 능력 우수. 따라서, 엔지니어링 응용 프로그램에 대 한 좋은 선택 다는 것을 생각 하는 적당 한 이유가 있다.입니다.

서문

미네소타-Cu 합금 제너 댐핑 용량¹을 발견 했다, 이후 그들은 광범위 한 관심과 연구²받았습니다. 미네소타-Cu 합금의 장점은 낮은 긴장 진폭에서 특히 높은 댐핑 능력 그것이 댐핑 용량 매우 다른 강자성 댐핑 합금 자기장에 의해 방해 수 없습니다입니다. Cu 기반 시작 Mn 합금의 높은 댐핑 능력 주로 내부 경계, 주로 등 트윈 경계 단계 경계, face-centered-cubic-to-face-centered-tetragonal (에서 생성 되는 movability에 표시 될 수 있습니다. f.c.c.-f.c.t.) martensite 변환 온도 (T_t)³단계 과도. 그것은 T_t 미네소타-Cu-기반 합금^4,5;에 내용에 직접 따라 달라 집니다 발견 되었습니다. 즉, 높은 미네소타 콘텐츠, 높은 T_t 및 자료의 더 나은 댐핑 능력. 이상의 80% 망간에 포함, 합금 높은 댐핑 능력 및 최적 강도-체 온도⁶에서 침묵 하는 때 발견 되었다. 그러나, 높은 미네소타 농도 합금에 직접 더 과민 해야 하 고 낮은 연신 율, 충격 인 성, 그리고 더 내 식 성 합금 엔지니어링 요구 사항을 충족 하지 것입니다 즉 합금을 발생할 것 이다. 이전 연구 결과 적당 한 조건 하에서 노화 치료;이 문제를 조정 하는 효과적인 방법 이라고 밝혔다 예를 들어, 미네소타-Cu-기반 합금 50-80%에서 포함 된 댐핑만 얻을 수 있습니다 또한 높은 T_t 및 유리한 댐핑 능력 적절 한 온도 범위⁷에 에이징 처리에 의해. 이것은 γ의 분해-나노 미네소타 풍부한 지역 및 혼 프^8,,910의 온도 범위에서 노화 하면서 나노 Cu 풍부한 지역으로 상위 단계 T_t 댐핑 용량 함께이 합금의 개선으로 간주 됩니다. 분명히, 그것은 우수한 가공으로 높은 댐핑 능력을 결합할 수 있는 효과적인 방법입니다.

M2052 합금 단조 형성, 대표 매체 미네소타 콘텐츠 높은 댐핑 합금 미네소타 Cu 기반으로 개발한와 하 라 외. ¹¹, 광범위 하 게 지난 몇 년간에 공부 했다 되었습니다. 연구원은 M2052 합금에는 항복 강도, 댐핑 용량과 가공 사이 좋은 명당을 발견. 단조 기술에 비해, 캐스팅 되었습니다 널리 영향력 있는 요인 (예를 들면, 발진 주파수, 변형 진폭, 냉각에 간단한 성형 공정, 낮은 생산 비용, 그리고 높은 생산성, 등 지금까지 사용 속도, 열 처리 온도 및 시간, 등) 댐핑 용량에 미세, 고 댐핑 M2052 합금의 메커니즘 연구 일부 연구 자들은^{12,13,14,15 ,,1617,18}. 그럼에도 불구 하 고, M2052 합금의 주조 성능 열 등입니다, 예를 들어, 다양 한 결정 화 온도, 주조 다공성 및 집중된 수축 결국 결과 불만족 기계에, 의 발생 주 물의 속성입니다.

이 논문의 목적은 미네소타 Cu 기반으로 사용 될 수 있는 기계 및 정밀 기기 산업을 진동 줄이기 위해 제품을 확인 하는 우수한 특성을 가진 합금 캐스팅의 가능한 방법으로 산업 분야를 제공 하는 품질입니다. 단계 변환 및 캐스팅 성능 요소 합금의 효과 따라 알 요소를 줄이기 위해 γ간주 됩니다-단계 지역 및 단계의 γ , γ 단계를 보다 쉽게 만들 수 있는 안정성 변환 γ' 단계 마이크로-쌍둥이. 또한, γ 단계에서 알 원자의 솔루션 기계적 특성을 향상 시킬 수 있는 합금의 강도 증가할 것 이다. 또한, 알 요소 미네소타-Cu 합금의 주조 특성을 향상 시킬 수 있는 중요 한 요소 중 하나입니다. Zn 요소 캐스팅을 개선 하 고 댐핑 합금의 속성에 도움이 됩니다. 마지막으로, 2 wt %Zn 및 3 wt % 알이이 작품에 새로운 캐스트 MnCuNiFe 제 사기 합금에 추가 된 Mn-26Cu-12Ni-2Fe-2Zn-3Al (wt %) 합금이 개발 되었다. 또한, 여러 다른 열 처리 방법은이 작품에 사용 하 고 그들의 고유 효과 다음과 같이 설명 하 고 있다. 균질 치료 모 수석 분리를 줄이기 위해 사용 되었다. 솔루션 치료는 불순물 동원 정지를 위해 사용 되었다. 노화 치료 spinodal 분해; 트리거링을 위한 사용 됩니다. 한편, 다양 한 노화 시간 우수한 댐핑 용량 및 높은 서비스 온도 대 한 매개 변수를 최적화를 추구 하는 데 사용 됩니다. 궁극적으로, 바람직 열 처리 방법 높은 서비스 온도 뿐만 아니라 우수한 댐핑 능력, 상영 되었다.

그것은 밝혀 그 최대 내부 마찰 (Q^-1) 그리고 높은 서비스 온도 2 h 435 ° C에서 합금 노화 하 여 동시에 달성 될 수 있다. 단순이 준비 방법의 효율성 때문에,는 소설로-Mn-Cu-기반 댐핑 합금 주조 우수한 성능 가진 생산 수 있습니다, 엔지니어링 응용 프로그램에 대 한 중요 한 실용적인 의미입니다. 이 메서드는 특히 미네소타-Cu-기반 높은 댐핑 합금 진동 감소를 위해 사용 될 수 있는 주조의 준비에 적합 합니다.

프로토콜

1입니다. 원 재료의 준비

1. 대량 비율에 의해 전자 규모와 모든 필요한 원 재료의 무게 (65% 전해만, 26% 전해 Cu, 2% 산업 순수 철, 2% 전해 Ni, 3% 전해 알루미늄, 및 2% 전해 Zn), 그림 1에서 보듯이.
   참고: 이러한 모든 원료를 상용 했다.

그림 1 : 원료의 프레 젠 테이 션. 사용 되는 재료 포함 65 wt % 전해만, 26 wt % 전해 Cu, 2 wt % 산업 순수 철, 2 wt % 전해 니켈, 2 wt % 전해 Zn, 그리고 3 wt % 전해 알. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

2. 용 해와 주조 과정

참고: 모래 주조의 세부 단계는 그림 2에 표시 됩니다.

그림 2 : 모래 주조 성형 단계. 주요 프로세스 패턴 제작, 금형 제작, 그리고 주조 작업 포함 되어 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

1. 준비 하려면 패턴, 패턴, 제품에 따라 만들고 패턴의 크기 수축 및 가공 수당에 대 한 지지를 어느 정도 확장 되어 있는지 확인 하십시오.
   참고:이 작업에 사용 되는 패턴 소재 나무 ( 그림 3) 때문에 나무 패턴은 빛, 작동, 쉬운 있으며 저렴 한 비용, 짧은 생산 주기.

그림 3 : 캐스팅 금형에 사용 되는 패턴. 이러한 나무 패턴 주 물 모양을 얻기 위해 사용 되었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

2. 조형 모래, 혼합 준비 함께 석 영 모래 4%-8% 나트륨 규 산 염으로 한다.
   참고: 모래 직경 약 0.4 m m 이며 입자는 균일 한.
3. 손에 의해 주요 성형 프로세스를 완료 합니다.
   1. 첫째, 성형 플라스 크에 2 개의 패턴을 넣어.
   2. 그런 다음, 플라스 크는 패턴 성형 모래를 부 수 어 후 롤 고 모래에서 패턴을 철회.
   3. 마지막으로, 주조 주조 표면 품질 향상 및 주조 결함을 줄이는 코팅 모래 몰드의 표면 브러시.
      참고: 성형된 모래 몰드는 그림 4에 표시 됩니다.
   4. 마른 모래 몰드를 얻으려면, 오븐 180 ° C에서 금형을 넣고 그것의 힘 및 침투성을 강화, 촉진, 용 해 및 주조 제품의 품질을 보장 하는 주조 하기 전에 8 시간 이상 구워.

그림 4 : 성형된 모래 몰드. 그것은 두 개의 구멍 그리고 표면 코팅으로 덮여 있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

3입니다. 유도 용 해

참고: 중간 주파수 진공 유도 용 해로 사용 합니다.

1. 로 뚜껑을 열고, 미네소타의 20.8 k g, Cu의 8.32 k g, Ni의 0.64 k g, Fe의 0.64 k g, Zn, 0.64 킬로그램 및 0.96 k g 알 재료의 도가니에서 연속적으로, 넣고 마지막에 빙 정석과 자료를 커버.
2. 주조 금형 밖으로 오븐에서 고로;에 넣어 성공적인 붓는 대 한 그것의 위치를 조정 합니다. 뚜껑을 닫고, 보일 러, 진공 한 다음 합금을 용융 시작을 열 분배 시스템을 엽니다.
3. 금속 녹기 시작 때 로를 녹은 금속 튀는 억제 하기 위해 93-KPa 부정적인 압력, 아르곤을 채우십시오.
4. 합금이 녹아 후 유해한 불순물을 줄이고 가스 콘텐츠를 몇 분 동안 그것을 구체화 합니다.
   참고: 녹는 절차는 종종 smelting 및 정제 됩니다.

4. 주조 합금

1. 정제 과정 후 캐스팅 금형에 용융 금속을 원활 하 게 붓는 다.
2. 녹은 금속 응고 완전히 후 진공을 휴식 하 고 주조 금형 밖으로.
3. 금형의 온도 낮은 수준으로 떨어질 때 주 물 주조 몰드에서 제거 합니다.

5입니다. 주 물의 전처리

참고: 성형된 부품의 macrophotograph는 그림 5에 표시 됩니다.

1. 선형 절단기를 사용 하 여 캐스팅에서 견본을 잘라.
   참고: x 선 diffractometer (XRD) 측정 및 실험 관찰에 대 한 표본 1 m m³x 10 x 10에 있습니다. 동적 열팽창 분석 (DMA)에 대 한 표본 35 m m³x 10 x 0.8의 차원을 있다.

그림 5 : 모래 몰드에 제거한 부품 성형된 부품. 2 주 한 번에 성형 했다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

6입니다. 열 처리

1. 세련 된 표본 7 개 그룹으로 분할 하 고 비교에 대 한 캐스팅으로 상태를 유지 하는 치료의 무료 견본 # 1를 유지. 다른 열 치료에 대 한 상자 형 저항 오븐에 넣어 다른 사람.
2. 균질 견본 # 2와 #5 24 h 850 ° C에서 그리고, 연속적으로, 435 ℃, 견본 #2 4 h 및 견본 #5 2 h 노화 하기 전에 시원한 물에 그들을 끄다.
3. 솔루션-치료 표본 #3 및 #6 1 시간에 900 ° C에 그리고, 그 후, 435 ℃, 견본 #3 4 h 및 견본 #6 2 h 노화 하기 전에 시원한 물에 그들을 끄다.
4. 표본 #4, #7 435 ℃에서 4 h 및 2 h, 각각 나이.

7. 댐핑 용량 테스트

1. 동적 기계적인 분석 (DMA)를 사용 하 여 표본¹⁷의 댐핑 능력을 측정.
   참고: 테스트 모드는 실 온에서 스트레인 스윕.
2. 테스트 하는 동안 스트레스와 스트레인 ( 그림 6에서 같이) 사이의 위상 각도 δ를 감지 합니다.
3. Q^-1, 다음 공식에 의해 결정 될 수 있는 의해 댐핑 능력을 특징.
   Q ^-1 = δ 황갈색

그림 6 : 설비 건설 및 DMA의 테스트 원리. (a)이이 패널 DMA의 이중 캔틸레버 고정 장치를 보여줍니다. (b)이이 패널 긴장과 결과 단계 지연에 적용 된 정현파 스트레스의 관계를 보여 줍니다. 스트레스와 긴장, 뿐만 아니라 계수, 사이 지연의 값은 공식에 의해 계산할 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

8. 샘플 특성화

1. 전해 연마 및 실험 관찰
   1. 모 수석 미세 관찰에 대 한 모든 표본과 염소 산 및 절대 알콜의 혼합된 솔루션에서 약 1 분 1시 27분에서 에칭.
   2. 다음, 아세톤과 표본을 청소 하 고 건조 한 송풍기와 샘플 수지상 구조 금속 현미경으로 관찰.
2. 단계 구조 특성
   1. CuKα 방사선^12,22x 선 회절 (XRD)에 의해 위상 구조 및 격자 매개 변수는 표본 특징.
      참고: 스캔 속도 사용 하 여 2 ° / 분. XRD 측정 하기 전에 표면 스트레스를 제거 하 여는 견본을 신중 하 게 준비 합니다.

결과

그림 7 캐스트로 MnCuNiFeZnAl 합금 표본 #1-# 7에 대 한 긴장 진폭에 댐핑 능력의 종속성 및 캐스트로 M2052를 보여준다. 결과 견본 # 1의 댐핑 능력은 높은 ( 그림 7a에서 같이)의 M2052 합금 캐스팅 보다는 전통적인 단조 M2052 높은 댐핑 합금 이전 기사^20,21에서 언급 한 보여. 또한, 합금 수 원래...

토론

미네소타-Cu-기반 합금으로 주조의이 종류 우수한 댐핑 용량 및 우수한 기계적 성질 보유 되도록 주 물 안정적인 화학 성분, 순도, 그리고 우수한 결정 구조를 가질 수 있도록 하는 데 필요한입니다. 따라서, 엄격한 품질 관리 제, 따르고, 및 열 처리 공정 필요 하다.

첫째, 그것은 합금에 대 한 적절 한 재료를 선택 해야 합니다. 그것은 추가 된 합금 요소 γ의 분해를 홍보?...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
manganese	Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd.	DJMnB	produced by electrolysis
copper	Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd.	Cu-CATH-2	produced by electrolysis
Nickel	Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd.	Ni99.99	produced by electrolysis
Iron	Ningbo Jiasheng Metal Materials Co., Ltd.	YT01	industrial pure Fe
Zinc	Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd.	0#	produced by electrolysis
Aluminum	Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd.	Al99.90	produced by electrolysis