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環(huán)境溫度對(duì)M2052阻尼合金阻尼性能的影響
阻尼合金是一類具有優(yōu)良的力學(xué)性能和較高的減振能力的功能性結(jié)構(gòu)材料。該類材料能夠通過(guò)合金內(nèi)部的各種阻尼機(jī)制吸收振動(dòng)能,并將振動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能而耗散,從而達(dá)到對(duì)有關(guān)機(jī)電產(chǎn)品的減振和降噪功效。由于減振合金能直接從振動(dòng)源或噪聲源的構(gòu)體制造材料本身解決減振或降噪的問(wèn)題,相比傳統(tǒng)的從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高精度、附加減振器和消聲器等方法措施,具有成本低、工藝簡(jiǎn)便、適用范圍廣、技術(shù)先進(jìn)和減振降噪效果事半功倍等優(yōu)點(diǎn),因而成為減振降噪的首選材料之一。根據(jù)阻尼機(jī)制的不同,阻尼合金可分為四大類:復(fù)相型阻尼合金(如Al-Zn合金)、位錯(cuò)型阻尼合金(如Mg合金)、鐵磁性阻尼合金(如Fe-Cr-Mo合金)和孿晶型阻尼合金(如Mn-Cu合金)。其中,孿晶型Mn-Cu阻尼合金由于具有一系列優(yōu)異的性能,而受到廣泛關(guān)注。如其阻尼性能不受磁場(chǎng)影響,兼具耐腐蝕性能較好、強(qiáng)度高、加工容易、成本低等優(yōu)點(diǎn),而且相比其他阻尼合金阻尼性能更加容易啟動(dòng),在很小的應(yīng)變下就能達(dá)到較高的阻尼效果,并且阻尼不隨應(yīng)變的增加而減小。對(duì)于Mn-Cu阻尼合金,其阻尼性能和Ms相變點(diǎn)隨Mn含量的增加而升高,但是Mn含量的增加也會(huì)顯著降低合金的力學(xué)性能和加工性能。為了解決這種矛盾,通過(guò)向合金中加入Ni、Fe可以提高合金的強(qiáng)韌性、耐腐蝕性,改善加工性能,同時(shí)保持了合金良好的阻尼性能。工件的實(shí)際服役工況往往不是在室溫,而是在更高的溫度下進(jìn)行的。隨著溫度的升高,由于發(fā)生相變等原因,材料的性能勢(shì)必發(fā)生變化,為此本文研究了環(huán)境溫度對(duì)M2052阻尼合金阻尼性能的影響,以便指導(dǎo)工程應(yīng)用。
實(shí)驗(yàn)用Mn-Cu合金以電解錳、電解銅、工業(yè)純鐵、電解鎳為原料,名義組分為Mn-20Cu-5Ni-2Fe(at%)。合金在ZG-25A型真空感應(yīng)爐內(nèi)熔煉。鑄錠經(jīng)過(guò)均勻化熱處理后,熱鍛成10mm的板材,經(jīng)900℃×1h爐冷,線切割成Φ1mm的絲材。阻尼性能按GB/T13665-2007進(jìn)行,測(cè)試采用JN-1型葛氏倒扭擺儀。
M2052合金的阻尼性能隨應(yīng)變振幅的增加而快速升高達(dá)到峰值,隨后則基本保持不變。當(dāng)工況溫度低于M2052合金馬氏體向奧氏體轉(zhuǎn)變溫度時(shí),阻尼性能隨工況溫度的升高而減小;當(dāng)工況溫度高于M2052合金馬氏體向奧氏體轉(zhuǎn)變溫度時(shí),阻尼性能加速下降。
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