【摘 要】
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阻尼合金零件以其优异的减震降噪性能而被广泛应用于工业设备中。锰基阻尼合金性能优异,且其阻尼性能随Mn含量上升而提高。但Mn易氧化,且蒸气压高,不仅对熔炼技术要求高,更是
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阻尼合金零件以其优异的减震降噪性能而被广泛应用于工业设备中。锰基阻尼合金性能优异,且其阻尼性能随Mn含量上升而提高。但Mn易氧化,且蒸气压高,不仅对熔炼技术要求高,更是需要避免浇注过程的氧化。所以,急需寻求一种减少氧化的近净形成型工艺。本文采用气体保护的熔模铸造工艺来制备高锰基阻尼合金零件,通过Moldflow及ProCAST软件模拟分析了制备工艺流程之注蜡与铸造过程。并通过多种测试手段考察了铸态合金样品的成分、组织、力学以及阻尼性能,通过对合金各项测试结果及理论分析,解释合金阻尼机理。通过对合金进行不同的热处理,研究了热处理参数对合金各项性能的影响,并解释了阻尼性能优化与力学性能强化机理。得到如下结论:(1)基于Moldflow模拟注蜡过程,通过正交实验得出注蜡最佳工艺参数:注蜡温度53℃;注蜡时间13s;冷却时间100s;保压时间20s;保压压力为最大注射压力的80%。根据此工艺制作的蜡模质量良好,可以投入生产使用。(2)基于ProCAST模拟零件浇注过程,模拟设置参数如下:型壳厚度10mm;型壳预热温度1050℃;金属液浇注温度1200℃,模拟结果显示在该参数下浇注时可以获得质量良好的铸件。根据此参数实际浇注得到表面质量良好的零件产品。(3)气体保护的熔模铸造工艺制备的合金零件,Mn含量达70%以上,可以有效解决Mn烧损严重以及Mn氧化的问题,使合金成分达到预期标准。同时,铸态合金组织结构均匀,各项性能稳定(阻尼tan?=0.0391,Rm=397MPa,123.5HV)。因此,锰基阻尼合金气体保护的熔模铸造工艺可以满足零件的实际生产需要。(4)合金热处理参数的选择,固溶温度选择高温端,因为合金在高温端进行固溶处理时?相将拥有更高的过饱和度,合金经水淬冷却至室温后即存在大量?相且分布均匀。时效选择在亚稳混溶区低温侧进行(选择400℃、430℃、460℃、490℃),低温侧时效时调幅分解已可以充分进行,而过高的时效温度将生成对合金性能有害的?-Mn相。(5)合金最佳热处理参数为900℃固溶1h水冷随后430℃时效4h,该条件下的合金样品性能最佳。此时合金样品的阻尼性能、抗拉强度、硬度分别为0.0544、425MPa、156.3HV,与铸态合金0.0391、397MPa、123.5HV相比,性能分别提升了39.1%、7.1%、26.7%。性能得以优化的原因在于热处理后发生调幅分解,使得富Mn区的Mn含量更高,马氏体相变点M_S提高,室温下合金中存在更多的马氏体孪晶,合金阻尼得到显著提升。
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