高阻尼锰铜合金的阻尼特性探究

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锰铜阻尼合金具有高内耗、高强度和良好的加工性能,在航海、航空、核工业、机械制造等领域已获得广泛应用,但是锰铜合金的使用温度一般低于80℃,这一缺点限制了该合金的应用范围。本文针对高锰含量(Mn%≥70%)的锰铜阻尼合金的阻尼特性开展了研究,采用高精度多功能内耗测试仪在强迫振动模式下测试了合金的内耗随温度、频率和应变振幅变化的规律。合金成分在日本M2052(Mn-20Cu-5Ni-2Fe,at%)合金的基础上,以适量Al部分替代Ni,考察了Al的添加对合金阻尼特性的影响。研究结果表明:(1)对于不添加Al的合金,随着温度增加,在0℃左右出现内耗峰,温度超过60℃以上时,内耗下降至1.0×10-2以下,直至趋于零;振动频率对内耗大小基本无影响,但随着振动频率增加,内耗峰向高温方向移动;应变振幅对内耗影响显著,随着应变振幅增加,内耗大大增加。(2)对于添加Al的合金,温度、频率与应变振幅对内耗的影响与未添加Al的合金大致相同;但是,随着温度增加,在100℃左右出现新的内耗峰,内耗峰值达1.5×10-2,说明Al的添加可将阻尼特性的温度范围提高至100℃:值得注意的是,高温内耗峰对应变振幅的变化不敏感。分析认为:合金在100℃出现的内耗峰是马氏体相变引起的,而低温内耗峰是马氏体孪晶转变引起的。在未添加Al时,马氏体相变和孪晶转变的温度接近,因此两个内耗峰基本重合。由于Al的添加阻碍了马氏体相变,因此提高了马氏体相变的温度,使马氏体相变峰向高温方向移动,从而使阻尼特性的温度范围增加。
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