[發明專利]一種20－100Hz頻段高阻尼鋁鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 200810050398.4
• 申請日: 2008-02-27
• 公開（公告）號: CN101280378A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 吳耀明;畢廣利;王立民;楊曉鵬;王立東;朱果逸
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C22C21/08
• 分類號: C22C21/08;C22C1/00;C22F1/047
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本發明涉及一種20-100Hz頻段高阻尼鋁鎂合金及其制備方法。

背景技術

具有良好的剛度、在寬頻段和寬溫度區間內有較好阻尼性、合適價格、熱處理后阻尼性能降低很小或升高的鋁鎂合金有著強烈的市場需求。例如。無人偵察機光學系統支撐平臺框架及艦船上減振部件、迫切需要材料具有輕量化、阻尼性好、抗腐蝕、高強度和易于熱處理或熱加工等結構-功能一體化材料。

目前、作為結構-功能一體化材料的鋁基阻尼合金存在的主要問題是阻尼效果不良以及品種稀缺；許多情況下，不得不用鑄鋁、鋁合金層壓板或鑄鋁-鑄鐵預澆件等替代；特別是寬頻段或低溫鋁基高阻尼合金研究開發更加困難，由于鋁基合金不同于鎂基合金，阻尼性受頻率和溫度系數影響嚴重，獲得寬頻段或室溫或低溫高阻尼鋁合金相對困難，主要原因在于阻尼性與冷、熱加工、剛度、強度和韌性等要素平衡優化過程中科學問題復雜和技術壁壘難以攻克。

2004年，中國兵工52所發表了“高阻尼鋁合金性能研究”一文。文章揭示，用其新開發的高阻尼鋁合金替代ZL104合金(一種鑄鋁)用于制造坦克車體風扇，能量衰減率達一倍以上，降噪約5-6dB。相關要素平衡優化獲得的重要結果為：①合金組成為鋁中添加約35wt％的Zn，很少量的Mg和Cu；②共振頻段為1-4Hz下，60℃時阻尼系數Q^-1為0.006，10℃-20℃溫區內阻尼系數Q^-1仍能達到0.005；③合金密度約為3.5g/cm³；④合金抗拉強度(σ_b)約為325MPa、伸長率為5.7％。顯然該合金相對不足表現在：阻尼系數過小，停留在10^-3數量級；合金密度過大，超出常規鋁合金密度(平均2.8g/cm³)的25％(兵器材料科學與工程[J]，2004年，27卷，1期，P13-15)。

1989年，中國專利局公開了中國東南大學申請的題為“高耐磨、耐蝕、高阻尼鋁鋅鑄造合金”的87105901.0號專利，該專利揭示的鋁基代表性合金及其相關性能為：合金組成為：Al為74.2wt.％、Cu為0.75wt.％、Si為3wt.％、RE為0.21wt.％和Zn為22wt.％；阻尼系數Q^-1為0.0022；由于該專利文件撰寫簡單，其阻尼系數Q^-1獲得所采用頻率并未給出。顯然，該專利在組成、設計等多方面與本發明顯著不同；不構成對本發明新穎性限制。

通常說來，鋁基阻尼合金在0℃-250℃溫區內阻尼系數隨溫度升高而增大，獲得室溫或低溫高阻尼鋁合金非常困難。2002年，美國專利商標局公開了德國戴姆勒-克萊斯勒(DaimlerChrysler?AG)公司申請的題為“高強、高阻尼金屬材料及其制備方法”的USP6,346,132號專利。該專利揭示：在德國牌號ENAW6061鋁合金(名義組成為：0.4-0.8wt.％Si、0.7wt.％Fe、0.15-0.4wt.％Cu、0.15wt.％Mn、0.8-1.2wt.％Mg、0.04-0.35wt.％Cr、0.25wt.％Zn、0.15wt.％Ti、Al余量)中混入一半或其它量的Ti-Ni粉(Ti_50.1Ni_49.9)或混入一定量Cu-Zn-Al合金粉(Cu₆₀Zn₂₁Al₁₉)制造出阻尼材料。該發明的優點在于：在-50℃-+200℃溫區內材料阻尼效果良好。特別突出的優點是獲得了低溫(-50℃)高阻尼金屬材料。顯然，該發明相對不足表現在：①平衡優化過分注重功能特性(阻尼特性)，結構材料特性考慮不足，諸如韌性等。所以，該發明材料本質上很難歸屬到“合金”，只能按照該發明自身定位、“金屬復合材料”為其歸屬領域。②其添加的Ti-Ni粉屬于一種貯氫合金粉，其吸氫特性使該發明的金屬材料在使用中、因吸氫而產生“氫脆”，會給器件帶來很大安全隱患。顯然，該發明金屬復合材料與本發明的“合金”的IPC分類等都不同，不構成對本發明新穎性的限制。