Mn-Cu減振合金Sonostone、Incramute變形Mn-Cu阻尼合金

20世紀(jì)60年代末，英國(guó)海軍研制了Mn-Cu系實(shí)用孿晶型減振合金Sonostone(成分為：Cu37%、Al4.25%、Fe3%、Ni1.5%、余為Mn)，隨后美國(guó)國(guó)際銅研究聯(lián)合公司也開(kāi)發(fā)出Incramute變形Mn-Cu合金(含Mn40%-48%，All.4%-2.5%，余為Cu)，二者分別經(jīng)580℃×2h水冷或450℃×4h水冷和750℃×1/2h水冷后具有優(yōu)良的阻尼性能，并成功地用作潛艇和魚(yú)雷螺旋槳的材料。這也掀起了Mn-Cu阻尼合金研究的熱潮。近年來(lái)，對(duì)鑄造Mn-Cu阻尼合金的研究較多，而對(duì)變形Mn-Cu阻尼合金的研究較少；對(duì)Mn-Cu阻尼合金的阻尼機(jī)制研究較多，而對(duì)其工程應(yīng)用研究較少。鑒于此，本文研究了成分為Mn-20Cu-5Ni-2Fe(原子分?jǐn)?shù)，%)的變形Mn-Cu阻尼合金的力學(xué)性能及阻尼特性，并通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)測(cè)試了其桶形構(gòu)件的減震性能。

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。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，熱鍛成板材，經(jīng)900℃×1h，爐冷，線切割成準(zhǔn)1mm的絲材。熱鍛后的板材經(jīng)3次冷軋成2mm的板材，然后加工成無(wú)蓋圓桶構(gòu)件，熱處理工藝同絲材，尺寸為320mm×30mm×2mm。對(duì)比材料使用18-8不銹鋼，不進(jìn)行熱處理。

該Mn-Cu阻尼合金經(jīng)退火處理后具有良好的綜合力學(xué)性能?？估瓘?qiáng)度在530MPa以上，屈服強(qiáng)度超過(guò)300MPa，斷后伸長(zhǎng)率也超過(guò)了30%。該Mn-Cu合金同18-8不銹鋼相比，具有顯著的高阻尼減振特性。Mn-Cu合金的阻尼效果隨應(yīng)變振幅的增加迅速增加，在2×10-4左右出現(xiàn)平臺(tái)并一直保持下去。Mn-Cu阻尼合金圓桶構(gòu)件的加速度自由衰減速度明顯快于18-8不銹鋼，表現(xiàn)出高減振降噪性能。在受迫振動(dòng)條件下，當(dāng)激振頻率在20～400Hz變化時(shí)，Mn-Cu阻尼合金的整體加速度最大峰值較18-8不銹鋼低。隨著激振力的增大，兩構(gòu)件的加速度響應(yīng)均增大，但Mn-Cu阻尼合金試樣的加速度響應(yīng)峰值較18-8不銹鋼試樣顯著降低。