[發明專利]一種具有高導熱性能的鋁基高阻尼合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201611099839.0
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106702231B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 曹帥;劉亞軍;郭強
• 申請（專利權）人: 佛山新瑞科創金屬材料有限公司
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C30/06;C22C1/02;C22F1/053
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所 44229
• 代理人: 姜若天

本發明公開了一種具有高導熱性能的鋁基高阻尼合金及其制備方法。按重量百分比計，合金的化學組分為：Si:2?8%,Cu:1?2%,Zn:10?40%,Sn:1?6%,In:1?2%,Co:0.5?1%,Hf:0.2?0.8%,B:0.1?0.3%，余量為Al。本發明提供的具有高熱導率的鑄造鋁基高阻尼合金材料，該材料具有傳統鋁基高阻尼合金的力學性能和阻尼性能：抗拉強度為320?360MPa，彈性模量為78?89GPa，屈服強度為170?210MPa，延伸率為0.2?5%，SDC=4?20%。并具有傳統鋁基阻尼合金不具備的高導熱性能，在保證現有鑄造用鋁基高阻尼合金阻尼性能和力學性能的基礎上，將合金的熱導率從65?98W/m.K左右提高到了190?210W/m.K，可以大規模應用于溫度較高并且需要減振的場合。

技術領域

本發明涉及合金技術領域，具體地說，涉及一種鋁基高阻尼合金。

背景技術

現代工業的發展日新月異，各類機械的數量和種類都朝著大功率和高速方向發展。但是機械在運行過程中產生的振動和噪音問題越來越突出，并引起了機械，交通，能源，通訊，電力等行業的廣泛關注。振動和噪音不僅可以降低設備的使用壽命，還會對生態環境進行噪聲污染，嚴重損害人民的身心健康。在交通，能源，通訊和電力等領域，控制振動和減少噪音已經成為亟待解決的工程問題。機械噪音的治理不僅是勞動保護和環境保護工作中的緊迫任務，也是提高機械產品質量的重要解決方案。減振降噪的最新發展趨勢在源頭處入手，將產生振動和噪音的部件用能夠吸收振動并將振動的能量轉換為熱能的材料制成，就可以將機械振動控制在剛產生之后，達到減振降噪效果。傳統的隔聲和吸聲等解決方案，增加裝備的空間和重量。國際上近年來興起的高阻尼減振合金除了具備足夠的強度作為力學構件外，還可以通過其內在的高衰減特性進行有效的降噪和減振。因而在急需高減振和降噪的環境下應用越來越廣泛，并成為國際上發達國家爭相研究的目標。

常見的高阻尼合金按照分類有：(1)鐵基的高阻尼合金，代表類型為Fe-Cr-Al體系，Fe-Mn體系以及Fe-Si-Al體系等；（2）鋁基高阻尼合金，代表類型為Al-Zn體系，Al-Mg體系和Al-Si體系等；（3）錳基高阻尼合金，代表體系為Mn-Cu,Mn-Fe和Mn-Ni等體系。鋁基減振合金和其它種類的減振合金相比，具有如下的特點：（1）良好的綜合機械性能，生產工藝簡便價格低廉，阻尼性能優良，可以根據機電產品的工況，從振源入手達到減振的效果。(2)阻尼性能對環境條件具有良好的依存性。應力應變振幅對阻尼性能影響不大，在微小的振動下就能表現出高的減振效果。在精密機械，儀器儀表等中的應用具有很重要的意義。（3）密度低(2.6-5.5g/cm³),為非磁性材料，在錳基和鐵基減振合金無法應用的電子儀器等方面具有優越性。鋁基高阻尼合金由于具有以上特性，在汽車，摩托車，音響器材，儀器儀表，電子儀器，電機，風機，辦公機具，家電，精密儀器等工業領域均可達到減震降噪的功效。

一些具有減振需求的高溫工作環境，比如發動機的支架和基座，對鋁基高阻尼合金選擇有著更為苛刻的要求。首先是強度要求，現有的鋁基高阻尼合金在發動機支架能承受的溫度范圍內完全能滿足對力學性能的要求，能夠經受大量級的振動和沖擊載荷作用，產生的減振降噪效果非常明顯。其次，作為發動機支架和基座需要有很高的熱傳導能力將熱量有效地傳遞出去，以滿足高功率發動機工作設計要求。將具有最高減振性能鋁基合金用于較高溫度條件下的減振，是當前阻尼合金設計領域的一個熱點。除了合金化的方案來提高合金的耐熱度外，增加合金的傳熱系數也是一種有效的解決方案。令人遺憾的是，目前為止，國際上現有的高阻尼合金，不管是Al-Zn, Al-Si, Al-Fe, Al-Mg還是Al-Ge合金體系，其熱導率都維持在65-98W/m.K范圍內。因而當該類合金應用于溫度較高場合時，例如發動機的支架和基座等，便不具備高導熱特性。從而大大降低了發動機等發熱體的工作效率。