【正文】 .................................... 32 分析與討論 ................................................................................................ 37 調(diào)幅分解模式 ................................................................................. 37 相變對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響 ................................................................. 43 微觀結(jié)構(gòu)對(duì)阻尼性能的影響 ......................................................... 45 微觀組織對(duì)合金力學(xué)性能的影響 ................................................. 48 小結(jié) ............................................................................................................ 50 第 4 章 形變及回復(fù)處理對(duì) Mn20Cu5Ni2Fe 阻尼性能的影響 ......................... 51 引言 ............................................................................................................ 51 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 .................................................................................................... 51 形變對(duì) Mn20Cu5Ni2Fe 合金阻尼性能的影響 ......................... 51 回復(fù)處理對(duì) Mn20Cu5Ni2Fe 合金阻尼性能的影響 ................. 52 形變及回復(fù)處理對(duì)微觀組織的影響 ............................................. 53 分析與討論 ..................................................................................... 55 小結(jié) ............................................................................................................ 56 第 5 章 結(jié)論 ............................................................................................................. 57 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 59 研究生在讀期間科研成果簡(jiǎn)介 ............................................................................... 64 聲明 ........................................................................................................................... 65 致謝 ........................................................................................................................... 66 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 第 1章 緒論 隨著現(xiàn)代科技工業(yè)的高速發(fā)展，各種機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)功率及效率不斷提高，但伴隨而來(lái)的振動(dòng)、噪聲等問(wèn)題也越來(lái)越突出。 關(guān)鍵詞： MnCu阻尼合金； 時(shí)效； 孿晶界面；調(diào)幅分解； fccfct 轉(zhuǎn)變；形變及回復(fù) 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 III Effect of heat treatment on microstructures and properties in Mn20Cu5Ni2Fe damping alloy Major: Materials Processing Engineering Postgraduate: Fu Xu Supervisor: Prof. Li Ning With the rapid development of modern industries and the pursuit of high quality of life, reducing vibration and noise has bee an important issue that must to be solved. Damping materials, because of its unique properties of vibration reducing, have been widely used in reducing vibration and noise. MnCu alloy, a twinning type of high damping materials, shows a bination of good strength and high damping capacity and has attracted extensive attention. In the present paper, JN1 inverse torsion pendulum, optical microscope, XRay diffraction (XRD) and transmission electron microscope (TEM) were carried out to study for the relationship between microstructures and properties in Mn73Cu20 Ni5Fe5 alloy. We considered three aspects: 1, the effects of aging treatment on damping properties in Mn20Cu5Ni2Fe alloy。 合金強(qiáng)度隨時(shí)效時(shí)間的增加可分為兩個(gè)階段，當(dāng)時(shí)效時(shí)間小于 4h時(shí)，合金的 強(qiáng)度迅速上升，而時(shí)效時(shí)間繼續(xù)增加，強(qiáng)度增加的幅度降低。時(shí)效溫度越高，合金達(dá)到阻尼峰值的時(shí)間就越短，但此時(shí)合金的阻尼峰值反而降低。四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 I 熱處理工藝對(duì) Mn20Cu5Ni2Fe 阻尼合金 組織和性能的影響 材料加工工程專業(yè) 研究生 傅 旭 指導(dǎo)教師 李 寧教授 隨著現(xiàn)代科技工業(yè)的高速發(fā)展，以及人類對(duì)生活環(huán)境要求的不斷提高，減振降噪成為亟待解決的問(wèn)題，而阻尼合金由于其獨(dú)特性能在減振降噪領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在時(shí)效時(shí)間為 4h 時(shí)，合金在 435℃達(dá)到最大阻尼性能（ δ=）。 合金的 強(qiáng)度和硬度隨時(shí)效溫度的升高和時(shí)效時(shí)間的增加而升高，而延伸率相應(yīng)降低。當(dāng)形變量較小時(shí)孿晶帶變細(xì)并發(fā)生重排，此時(shí)回復(fù)處理能使合金阻尼性能完全回復(fù)；隨著形變?cè)黾?，孿晶結(jié)構(gòu)遭到破壞，回復(fù)處理只能使合金的阻尼性能得到部分回復(fù)。 fccfct transformation。主動(dòng)降噪，即是針對(duì)振動(dòng)源施加一反相的振動(dòng)信號(hào)來(lái)抵消振動(dòng)。理想彈性體在受外力情況下，應(yīng)變瞬間響應(yīng)應(yīng)力；而在非理想彈性體中，應(yīng)變會(huì)滯后應(yīng)力，在應(yīng)力 應(yīng)變曲線中，會(huì)形成滯后回線(hysteresis loop)，此時(shí)說(shuō)明材料具有阻尼性能（如 圖 所示）。 阻尼合金的分類 現(xiàn)在阻尼合金種類繁多，有著不同的應(yīng)用。 MnCu 阻尼合金屬于孿晶界面型阻尼合金，該類合金經(jīng)過(guò)合金化等手段后能較好的兼顧阻尼性能和力學(xué)性能，但是該類合金的阻尼性能對(duì)溫度四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 敏感，當(dāng)溫度高于 Ms 點(diǎn)后合金的阻尼性能顯著下降。內(nèi)耗測(cè)量方法概括起來(lái) 可分為以下 五種 [9]： 當(dāng)合金 內(nèi)耗較小時(shí)，可用共振法 對(duì)合金的性能進(jìn)行測(cè)量 ， 該方法分為兩種：一是強(qiáng)迫振動(dòng)， 從共振曲線的半寬度求得內(nèi)耗 ，以品質(zhì)因子的倒數(shù) Q1來(lái)度量 ； 另一種為 在自由衰減的情形下， 以對(duì)數(shù)衰減率進(jìn)行度量 。 圖 材料在周期應(yīng)力作用下的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系 在外加應(yīng)力（或應(yīng)變振幅）較大時(shí)，可直接由滯后回線測(cè) 定 ΔW/W。當(dāng)阻尼性能較低，如tanθ，通?？梢杂?tanθ， Q1或 δ 來(lái)表征材料的阻尼性能，他們之間的關(guān)系： 1 ta nQ ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? (17) 當(dāng)阻尼性能較大時(shí)，如 SDC40%，通常用 SDC 來(lái)表征材料的阻尼性能，此時(shí)： ? ??? 2121 ??? eS D C (18) 阻尼性能測(cè)試方法 金屬內(nèi)耗的研究離不開(kāi)合適的測(cè)試設(shè)備及方法。 扭擺法（ torsion pendulum method) 該方法主要分為三種：正扭擺法，倒扭擺法和 Collette 扭擺法 [14]。 試樣通常為棒材或條狀試樣，在其振動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置通過(guò)刀口或細(xì)絲夾持，不附加慣性元件。該方法可直接通過(guò)測(cè)量復(fù)合應(yīng)力應(yīng)變斜率來(lái)獲得動(dòng)態(tài)彈性模量。另一類是動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀 (DMTA)系列。后來(lái)，各國(guó)都相繼開(kāi)發(fā)出了具有實(shí)用價(jià)值的 MnCu 高阻尼合金，這很大程度的拓展了MnCu 阻尼合金體系的范圍。在 MnCu 合金中，按相變特點(diǎn)可以分為兩類：非擴(kuò)散型相變 —— 反鐵磁轉(zhuǎn)變及 fccfct 轉(zhuǎn)變；擴(kuò)散型相變 —— 調(diào)幅分解。 MnCu 合金在冷卻過(guò)程中首先發(fā)生反鐵磁轉(zhuǎn)變，當(dāng)晶格畸變度大于 %時(shí)，通過(guò)應(yīng)變釋放機(jī)制誘發(fā) fccfct 馬氏體轉(zhuǎn)變，促使 MnCu 合金形成大量的孿晶結(jié)構(gòu)。在調(diào)幅分解還未進(jìn)行完全時(shí)，將試樣冷卻到室溫。王力田 [40]、謝存毅 [41]等認(rèn)為馬氏體相變內(nèi)耗可分為兩部分，分別為相變內(nèi)耗中的穩(wěn)定部分和低溫背景內(nèi)耗，其中穩(wěn)定峰的峰溫與頻率無(wú)關(guān)，峰高隨頻率的增加而減小，不屬于靜滯后型內(nèi) 耗，該種內(nèi)耗主要是由馬氏體與母相界面的運(yùn)動(dòng)引起；低溫背景內(nèi)耗由馬氏體片間界面運(yùn)動(dòng)引起，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的振幅依賴性，其大小決定于馬氏體片間界面的數(shù)量。最早開(kāi)發(fā)的商用鑄造 MnCu 合金就是經(jīng)多元素合金化而來(lái)。 MnCu 合金中各合金元素的作用不同， Ni 能顯著提高合金的阻尼性能，同時(shí)能改善合金的耐蝕性能； Fe 對(duì)阻尼性能和力學(xué)性四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 15 能有影響； Zn 和 Al 元素能提高合金的 Ms 點(diǎn)，從而使合金具有較高的阻尼性能，同時(shí)這兩種元素能顯著改善合金的澆鑄性能； Cr 元素能提高 MnCu 合金的抗應(yīng)力腐蝕的能力，但對(duì)合金的阻尼性能有不利影響。此時(shí)的內(nèi)耗很低（ 104數(shù)量級(jí)），在所測(cè)得溫度范圍內(nèi)無(wú)內(nèi)耗峰出現(xiàn)。 K. Tsuchiya[57, 58]等研究了 Mn（ 1430 at.%） Cu 合金的相變點(diǎn)和電阻率隨時(shí)效時(shí)間的變化情況。電阻率、磁性變化以及 TEM 分析都證實(shí)了合金在時(shí)效過(guò)程中發(fā)生了調(diào)幅分解。經(jīng)過(guò)熱處理后，低應(yīng)變情形下阻尼性能會(huì)恢復(fù)原來(lái)的水平，但在大應(yīng)變下內(nèi)耗不能完全恢復(fù)。英國(guó)的 Sonoston 合金、前蘇聯(lián)的 ABPOPA 合金和我國(guó)的“ 2310”合金就是專門(mén)為潛艇螺旋槳而研制的高阻尼合金。 選題意義及研究?jī)?nèi)容 選題意義 現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，要求機(jī)械設(shè)備有更高的功率和精度，此時(shí)振動(dòng)成 為設(shè)備損壞和影響工作精度的重要因素。合金阻尼性能的獲得都需要通過(guò)一定的熱處理方式，而報(bào)道過(guò)的 M2052合金常用的熱處理方式為 900℃保溫 1h 后，隨爐冷卻，在緩慢冷卻的過(guò)程中發(fā)生調(diào)幅分解以此獲得阻尼性能。 形變熱處理對(duì) M2052 合金阻尼性能的影響，獲得不同形變量下的試樣并對(duì)形變后的試樣在 435℃進(jìn)行回復(fù)處理，首先利用倒扭擺儀測(cè)試合金的阻尼性能隨形變量的變化情況，再利用光學(xué)顯微鏡和 XRD 等手段來(lái)分析不同形變量及回復(fù)處理后微觀組織的變化情況，最后結(jié)合阻尼性能數(shù)據(jù)和微觀數(shù)據(jù)來(lái)探討形變及回復(fù)處理對(duì)性能和組織的影響關(guān)系。鑄錠切除冒口并在 850℃下均勻化處理 24h，車掉表面氧化皮，然后熱鍛成橫截面為 150mm 15mm 的板材。倒扭擺儀主要用來(lái)表征材料的室溫阻尼性能， DMA 主要用來(lái)表征合金的相變點(diǎn)。 本實(shí)驗(yàn)為了觀察試樣在較大應(yīng)變范圍內(nèi)的內(nèi)耗情況，測(cè)試時(shí)試樣的