專利名稱：：一種A1-Zn-Mg-Cu系阻尼合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：發(fā)明是關(guān)于一種Al-Zn-Mg-Cu系阻尼合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，振動(dòng)、沖擊和噪聲的控制日益成為一個(gè)復(fù)雜而迫切的問題。振動(dòng)和噪聲可以使電子器件失效，機(jī)械零部件壽命縮短，人體疲勞生病，工作效率降低，以至引起職業(yè)病。進(jìn)入21世紀(jì)，尋求高阻尼材料，降低運(yùn)行機(jī)組的振動(dòng)與噪聲，不僅可以改善環(huán)境，同時(shí)提高機(jī)組的精度和壽命。阻尼材料具有廣闊的應(yīng)用前景，在航海業(yè)，阻尼材料可以用來制造艦船的旋轉(zhuǎn)部件、潛艇的螺旋漿；在汽車工業(yè)，阻尼材料可以用作汽車的車體、剎車裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、變速箱和空氣凈化器等。目前，阻尼合金中的Mn-Cu系的Sonoston合金已經(jīng)成功地用作潛艇的螺旋槳的材料，Zn-Al系中的ZA27合金已用來制造汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)座。7050鋁合金是一種Al-Zn-Mg-Cu系阻尼合金，Al-Zn-Mg-Cu系阻尼合金具有高的比強(qiáng)度和硬度、較好的耐腐蝕性能和較高的韌性、優(yōu)良的加工性能及焊接性能。近幾十年來，開發(fā)高強(qiáng)高韌鋁合金新材料成為鋁合金發(fā)展的重要方向。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)高強(qiáng)高韌鋁合金的熱處理及其力學(xué)性能等已進(jìn)行了廣泛的研究，但一直使用的峰時(shí)效及雙級(jí)時(shí)效狀態(tài)均不能獲得令人滿意的綜合性能。峰時(shí)效強(qiáng)度雖高，但抗應(yīng)力腐蝕性能較差；雙級(jí)時(shí)效則是以犧牲合金強(qiáng)度為代價(jià)來降低其應(yīng)力腐蝕敏感性。劉曉新，唐仕英等公開了《納米石墨對(duì)鋁基復(fù)合材料阻尼性能的影響》一文；機(jī)械科學(xué)與技術(shù)；2006年12月；該文章中公開了納米石墨粉作為增強(qiáng)體，采用粉末冶金的方法，對(duì)納米石墨(n-Gr)-Al-Mg-Si復(fù)合材料進(jìn)行了熱壓處理；通過對(duì)其阻尼性能進(jìn)行研究，表明納米石墨可以使復(fù)合材料的阻尼性能提高10%以上，但是該阻尼合金的耐腐蝕性能較差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在不降低阻尼合金的內(nèi)耗值的前提下，克服現(xiàn)有技術(shù)中的阻尼合金耐腐蝕性較差的技術(shù)問題，并同時(shí)提高阻尼合金的強(qiáng)度、延伸率。本發(fā)明提供一種Al-Zn-Mg-Cu系阻尼合金，內(nèi)耗值為0.002-0.023，抗拉強(qiáng)度為460620Mpa，屈服強(qiáng)度為450-590Mpa，伸長(zhǎng)率為9.3~12.2%。上述阻尼合金的制備方法，2535%體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.0750.061mm的Al-Zn-Mg-Cu合金粉末、6070。/o體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.0310.053mm的Al-Zn-Mg-Cu合金粉末、37%體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.030-0.038mm的石墨粉末混合成混合物，混合物依次經(jīng)球磨、烘干、包套抽真空、熱壓成型、擠壓、時(shí)效處理得到阻尼合金。所述混合物的球磨步驟為混合物與分散劑的重量比為100:2混合形成球磨漿料，加入球磨珠，球磨3-4h。所述烘干為將球磨后的混合物置于7(TC80。C的溫度下烘干。所述包套抽真空為將烘干后的混合物灌裝到抽真空容器中對(duì)容器抽真空，再進(jìn)行加熱處理，所述加熱處理為程序升溫，升溫程序依次為室溫下30分鐘內(nèi)升至200度，200度下保溫45分鐘，10分鐘內(nèi)升至300度，300度下保溫45分鐘，10分鐘內(nèi)升至400度，400度下保溫45分鐘，IO分鐘內(nèi)升至450度，450度下保溫40分鐘，10分鐘內(nèi)降至350度，保溫20分鐘，爐內(nèi)自然冷卻至室溫。所述熱壓成型為將包套抽真空后的混合物加熱至500°C~600°C置于被加熱至300。C400。C的模具中，在30噸擠壓機(jī)上lOMPa的壓力下進(jìn)行熱壓處理。所述擠壓為300。C500。C下，30噸擠壓機(jī)上以擠壓比為1:6進(jìn)行熱擠壓處理。所述時(shí)效處理為將經(jīng)擠壓處理后的混合物經(jīng)過T6態(tài)或T73態(tài)雙效時(shí)效處理、水淬，得到阻尼合金。所述T6態(tài)時(shí)效處理的條件為477。C下加熱30min，淬火，120"C下加熱24h;再在477-C下加熱lh,淬火，12(TC下加熱24h;所述T73態(tài)時(shí)效處理的條件為477'C下加熱lh，淬火，120'C下加熱6h，177'C下加熱8h。本發(fā)明的目的是通過在2535%體積分?jǐn)?shù)的過200目的7050A1合金粉末和6070%體積分?jǐn)?shù)的過250目的7050A1合金粉末中加37%體積分?jǐn)?shù)400460目石墨粉末，再經(jīng)過時(shí)效熱處理，制備一種新的復(fù)合材料，使其內(nèi)耗值不降低的情況下，同時(shí)提高阻尼合金的強(qiáng)度、延伸率，以及達(dá)到更好的耐腐蝕的要求。圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1所示的7050Al/Gr復(fù)合材料在不同熱處理狀態(tài)的內(nèi)耗曲線。具體實(shí)施例方式所述的Al-Zn-Mg-Cu系合金為本領(lǐng)域公知的Al-Zn-Mg-Cu系合金，如7050Al合金，可以采用商購(gòu)的方式購(gòu)得，也可以自制A1-Zn-Mg-Cu系合金。所述自制Al-Zn-Mg-Cu系合金為本領(lǐng)域公知的Al-Zn-Mg-Cu系合金的制備方法，下面通過對(duì)7050A1合金材料的自制方法進(jìn)行進(jìn)一步地說明，將7050A16合金按本領(lǐng)域公知的含量范圍進(jìn)行配料，配料進(jìn)行經(jīng)熔化、除氣、除渣后在氬氣保護(hù)下霧化噴粉，得到7050A1合金材料，7050Al合金材料經(jīng)過過篩進(jìn)行粒度選擇，篩分成0.0750.061mm的粗粒級(jí)顆粒和0.031-0.053mm的細(xì)粒級(jí)顆粒，分別按單一細(xì)顆粒和粗顆粒與細(xì)顆?；旌?粗、細(xì)顆粒質(zhì)量比為1:2)兩種方案進(jìn)行坯體配料。本發(fā)明的發(fā)明人通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在2535%體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.0750.061微米的Al-Zn-Mg-Cu合金粉末、6070%體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為<0.053微米的Al-Zn-Mg-Cu合金粉末、37%體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.030-0.038微米的石墨粉末混合成混合物，經(jīng)過一系列的粉末冶金處理的阻尼合金的耐腐蝕性以及強(qiáng)度、延伸率、內(nèi)耗值等組成的綜合性能最好，尤其是一定含量的石墨可以提高內(nèi)耗值，進(jìn)而增大阻尼合金的阻尼性能，但是石墨含量太多會(huì)導(dǎo)致阻尼合金的強(qiáng)度、耐腐蝕性能的下降。而合金粉末和石墨的粒徑范圍也是影響后續(xù)制備過程中晶體的分布均勻，乃至阻尼合金性能的重要參數(shù)。所述混合物的球磨方法為本領(lǐng)域公知的球磨方法，步驟為混合物與分散劑按重量比100:2混合后形成漿料，加入球磨珠，球磨3-4h，所述球磨珠可以為鋼珠、鋯球等常見的球磨珠。所述烘干的方法為本領(lǐng)域公知的烘干方法，烘干溫度為分散劑的沸點(diǎn)以下，如本發(fā)明采取的常見的分散劑酒精，烘干溫度為70。C8(TC的溫度下烘干，烘干至除去分散劑即可。所述包套抽真空為將烘干后的混合物灌裝到抽真空容器中對(duì)容器抽真空，再進(jìn)行加熱處理，所述加熱處理為程序升溫，升溫程序依次為室溫下30分鐘內(nèi)升至200度，200度下保溫45分鐘，10分鐘內(nèi)升至300度，300度下保溫45分鐘，10分鐘內(nèi)升至400度，400度下保溫45分鐘，IO分鐘內(nèi)升至450度，450度下保溫40分鐘，10分鐘內(nèi)降至350度，保溫20分鐘，爐內(nèi)自然冷卻至室溫。在抽真空的狀態(tài)下加熱處理，阻止了高溫下合金粉末與空氣中的氧氣等反應(yīng)氣體的進(jìn)一步的反應(yīng)，對(duì)提高阻尼合金的性能有較明顯的效果。同時(shí)，以上升溫程序是發(fā)明人針對(duì)Al-Zn-Mg-Cu系阻尼合金在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上探索出的一套程序升溫的方法。所述熱壓成型的方法為本領(lǐng)域公知的熱壓成型的方法，是把粉末裝在模'腔內(nèi)，在加壓的同時(shí)使粉末加熱到正常燒結(jié)溫度或更低一些溫度，經(jīng)過較短時(shí)間燒結(jié)成致密而均勻的制品，熱壓可將壓制和燒結(jié)兩個(gè)工序一并完成，可以在較低壓力和較低溫度下迅速獲得冷壓燒結(jié)所達(dá)不到的密度。所述擠壓的方法為本領(lǐng)域公知的擠壓的方法。所述時(shí)效處理的方法為本領(lǐng)域公知的時(shí)效處理的方法，但是具體的時(shí)效處理工藝，為本發(fā)明的發(fā)明人針對(duì)Al-Zn-Mg-Cu系阻尼合金在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上探索出的一套時(shí)效處理具體操作方法。經(jīng)過本發(fā)明所述的時(shí)效處理，使阻尼合金的機(jī)械性能得到了改善，進(jìn)一步加強(qiáng)了阻尼合金的阻尼性能。所述的雙級(jí)時(shí)效可以為具體下面幾種具體處理中的一種，即T6態(tài)477。C/30min+淬火+120。C/24hT6態(tài)477。C/lh+淬火+120。C/24hT73態(tài)477°C/30min+淬火+120°C/6h+177°C/8h。下面通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。實(shí)施例1商購(gòu)的7050鋁合金(西南鋁廠)，以及粒度為過400目的石墨粉末。7050鋁合金加石墨的復(fù)合材料的制備過程混料—球磨—烘干—包套抽真空—熱壓成型—擠壓—時(shí)效處理?；炝吓c球磨35%體積分?jǐn)?shù)(vol%)的粒徑范圍為0.0750.061微米的Al-Zn-Mg-Cu合金粉末340g、60%體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為<0.053微米的Al-Zn-Mg-Cu合金粉末730g、5%體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.030-0.038微米的石墨粉末混合成混合物60g。將混合物裝入鋼制混料罐中，混合物與酒精的重量比為100:2，加入酒精，加入鋼珠作為球磨珠進(jìn)行球磨3h。在球磨的過程中為了使配料混合得更加均勻，每隔一段時(shí)間將混料罐翻轉(zhuǎn)一下。烘干將球磨后的混合物置于在8(TC的溫度下烘干，直至酒精揮發(fā)掉為止。包套抽真空將烘干的混合物灌裝到鋁板焊成的內(nèi)徑為100mm的筒中真空加熱除氣，升溫過程為程序升溫，升溫程序?yàn)?0分鐘內(nèi)從室溫升至200度，200度下保溫45分鐘，10分鐘內(nèi)升至300度，300度下保溫45分鐘，IO分鐘內(nèi)升至400度，400度下保溫45分鐘，10分鐘內(nèi)升至.450度，450度下保溫40分鐘，10分鐘內(nèi)降至350度，爐內(nèi)自然冷卻至室溫。熱壓成型將包套抽真空后的鋁罐加熱至50(TC置于被加熱至320。C的內(nèi)徑為100mm的模具中在30噸擠壓機(jī)上lOMPa的壓力下進(jìn)行熱壓，得到熱壓成型錠子。擠壓加工將熱壓成形后的①100mm的熱壓成型錠子線切割成O40mm的圓柱錠，連同作為對(duì)照的<D40mm的7050A1合金錠子一起以擠壓比16進(jìn)行熱擠壓，在30噸擠壓機(jī)上擠壓成OlOmm的棒材，在擠壓前將擠壓模與三套擠壓桿及擠壓墊片加熱至320°C，錠子加熱至450°C。時(shí)效熱處理本發(fā)明，將試驗(yàn)試樣在477t:在箱式電阻爐上進(jìn)行固溶處理，各溫度相差士3'C，固溶后進(jìn)行水淬，時(shí)效過程在電熱恒溫干燥箱里進(jìn)行，所述雙級(jí)時(shí)效具體采取下面的溫度處理方法，即T6態(tài)，477。C保溫30min、淬火、淬火后12(TC保溫24h。制備得到阻尼合金A1。實(shí)施例2與實(shí)施例1不同的是包套抽真空中的程序升溫與實(shí)施例1的略有不同。包套抽真空為將烘干后的混合物灌裝到抽真空容器中對(duì)容器抽真空，再進(jìn)行加熱處理，所述加熱處理為程序升溫，升溫程序依次為室溫下45分鐘內(nèi)升至300度，300度下保溫60分鐘，10分鐘內(nèi)升至400度，400度下保溫60分鐘，10分鐘內(nèi)升至450度，450度下保溫60分鐘，爐內(nèi)自然冷卻至室溫。制備得到阻尼合金A2。實(shí)施例3與實(shí)施例1不同的是時(shí)效處理與實(shí)施例1的略有不同。時(shí)效過程在電熱恒溫干燥箱里進(jìn)行，即T73態(tài)，465。C下保溫60min、淬火、淬火后120。C保溫3h，再在177'C下保溫4h。制備得到阻尼合金A3。實(shí)施例4與實(shí)施例1不同的是石墨的體積分?jǐn)?shù)的不同。25%體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.0750.061微米的Al-Zn-Mg-Cu合金粉末、68。/。體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為<0.053微米的Al-Zn-Mg-Cu合金粉末、7%體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為100.030-0.038微米的石墨粉末混合成混合物。制備得到阻尼合金A4。對(duì)比例1與實(shí)施例1不同的是石墨的體積分?jǐn)?shù)為2%。制備得到阻尼合金B(yǎng)1。對(duì)比例2與實(shí)施例1不同的是石墨的體積分?jǐn)?shù)為8%。制備得到阻尼合金B(yǎng)2。性能測(cè)試內(nèi)耗性能測(cè)試內(nèi)耗性能測(cè)試主要是依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18258-2000《阻尼材料阻尼性能測(cè)試方法》執(zhí)行。由圖1可以看出隨著溫度的升高，7050Al/Gr復(fù)合材料在不同熱處理狀態(tài)的內(nèi)耗值均不斷增加，而且經(jīng)T6態(tài)、T73態(tài)處理后的試樣均在20(TC左右的位置出現(xiàn)了一個(gè)內(nèi)耗平臺(tái)，說明阻尼性能比較穩(wěn)定。耐腐蝕性能測(cè)試耐腐蝕性能的測(cè)試采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19746-2005(金屬和合金的腐蝕鹽溶液周浸試驗(yàn))。力學(xué)性能測(cè)試根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T228-2002所提供的方法測(cè)試了如下參數(shù)，即cyb:抗拉強(qiáng)度。Oo.2:屈服強(qiáng)度。伸長(zhǎng)率。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果如下表1所示:表l<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表1可知本發(fā)明實(shí)施例制備的Al-Zn-Mg-Cu系阻尼合金比對(duì)比例1、對(duì)比例2制備的Al-Zn-Mg-Cu系阻尼合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率均有所提高。從實(shí)施例1-4與對(duì)比例1-2的耐腐蝕性性能的測(cè)試結(jié)果可以看出對(duì)比例1-2在腐蝕液中腐蝕時(shí)阻抗相對(duì)實(shí)施例1-4較小，腐蝕電流密度較大，腐蝕速率較高，腐蝕易于進(jìn)行，因此腐蝕后材料失重大，力學(xué)性能下降幅度大，因此，對(duì)比例1-2的腐蝕程度比實(shí)施例l-4腐蝕嚴(yán)重。本發(fā)明制備的阻尼合金在不降低其阻尼合金的阻尼性能的前提下，克服現(xiàn)有技術(shù)中的阻尼合金耐腐蝕性較差的技術(shù)問題，并同時(shí)提高阻尼合金的強(qiáng)度、延伸率。權(quán)利要求1.一種Al-Zn-Mg-Cu系阻尼合金，內(nèi)耗值為0.002-0.023，抗拉強(qiáng)度為460～620Mpa，屈服強(qiáng)度為450～590Mpa，伸長(zhǎng)率為9.3～12.2％。2.—種Al-Zn-Mg-Cu系阻尼合金的制備方法，2535%體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.0750.061mm的Al-Zn-Mg-Cu合金粉末、6070%體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.0310.053mm的Al-Zn-Mg-Cu合金粉末、37%體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.030-0.038mm的石墨粉末混合成混合物，混合物依次經(jīng)球磨、烘干、包套抽真空、熱壓成型、擠壓、時(shí)效處理得到阻尼合金。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，所述混合物的球磨步驟為混合物與分散劑的重量比為100:2混合形成球磨漿料，加入球磨珠，球磨3-4h。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，所述烘干為將球磨后的混合物置于7(TC8(TC的溫度下烘干。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，所述包套抽真空為將烘干后的混合物灌裝到抽真空容器中對(duì)容器抽真空，再進(jìn)行加熱處理，所述加熱處理為程序升溫，升溫程序依次為室溫下30分鐘內(nèi)升至200度，200度下保溫45分鐘，10分鐘內(nèi)升至300度，300度下保溫45分鐘，IO分鐘內(nèi)升至400度，400度下保溫45分鐘，10分鐘內(nèi)升至450度，450度下保溫40分鐘，10分鐘內(nèi)降至350度，保溫20分鐘，爐內(nèi)自然冷卻至室溫。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，所述熱壓成型為將包套抽真空后的混合物加熱至500。C600。C置于被加熱至300。C400。C的模具中，在30噸擠壓機(jī)上lOMPa的壓力下進(jìn)行熱壓處理。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，所述擠壓為30(TC50(TC下，30噸擠壓機(jī)上以擠壓比為1:6進(jìn)行熱擠壓處理。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，所述時(shí)效處理為將經(jīng)擠壓處理后的混合物經(jīng)過T6態(tài)或T73態(tài)雙效時(shí)效處理、水淬，得到阻尼合金。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，所述T6態(tài)時(shí)效處理的條件為477°C下加熱30min，淬火，12(TC下加熱24h;再在477"C下加熱lh,淬火，120'C下加熱24h;所述T73態(tài)時(shí)效處理的條件為477'C下加熱lh，淬火，12(TC下加熱6h，177。C下加熱8h。全文摘要一種Al-Zn-Mg-Cu系阻尼合金及其制備方法，該阻尼合金的內(nèi)耗值為0.002-0.023，抗拉強(qiáng)度為460～620MPa，屈服強(qiáng)度為450～590MPa，伸長(zhǎng)率為9.3～12.2％。該阻尼合金的制備方法為，25～35％體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.075～0.06lmm的Al-Zn-Mg-Cu合金粉末、60～70％體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.03l～0.053mm的Al-Zn-Mg-Cu合金粉末、3～7％體積分?jǐn)?shù)的粒徑范圍為0.030-0.038mm的石墨粉末混合成混合物，混合物依次經(jīng)球磨、烘干、包套抽真空、熱壓成型、擠壓、時(shí)效處理得到阻尼合金。本發(fā)明的制備方法制備得到的阻尼合金克服現(xiàn)有技術(shù)中的阻尼合金耐腐蝕性較差的技術(shù)問題，并同時(shí)提高阻尼合金的強(qiáng)度、延伸率。文檔編號(hào)C22C30/00GK101638747SQ20081014221公開日2010年2月3日申請(qǐng)日期2008年8月2日優(yōu)先權(quán)日2008年8月2日發(fā)明者胡利娟申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司