[發明專利]一種用于降低制動系統嘯叫聲的阻尼合金及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910933408.7
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110512127B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 胥永剛;郭宇;張松;郝江江;朱旻昊;莫繼良
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C22C22/00
• 分類號: C22C22/00;C22C1/02;C22F1/16
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 郭艷艷

本發明公開了一種用于降低制動系統嘯叫聲的阻尼合金及其制備方法和應用，該阻尼合金包括以下質量百分比的原料：Mn 40～70％、Cu 30～60％、Al 0～5％、Fe 0～4％、Si 0～1％、Ni 0～5％和Sn 0～10％。制備方法包括：裝料；熔煉；精煉；澆鑄；退火及加工；固溶、熱處理。本發明通過特定的原料制得的阻尼合金材料，其通過自身內部的孿晶組織形成了阻尼機制，抑制了制動系統振動，從而有效降低了制動系統產生的高頻嘯叫聲。

技術領域

本發明屬于合金材料技術領域，具體涉及一種用于降低制動系統嘯叫聲的阻尼合金及其制備方法和應用。

背景技術

在軌道交通、航空航天及汽車工程等領域，高速旋轉的動力系統因制動而產生高頻嘯叫噪聲。這種噪聲不僅降低了運載工具內部舒適性，還破壞了運載工具外部的聲環境，亟需得到解決。制動系統噪聲的研究始于上世紀70年代，目前國際上技術發展趨勢表現在三個方面：1，優化摩擦副的相互作用。例如，通過摩擦系數的調整，使制動系統可能發生尖叫噪聲的頻率個數減少。2，優化制動系統的基本結構。例如，在軌道交通領域，日本新干線采取改進制動盤冷卻片形狀，降低制動系統發生氣動噪聲，達到了9dB效果。3，采取阻尼的方法。例如，在汽車工程領域，通過增加汽車制動系統的阻尼，避免制動背板和制動盤等零部件發生共振，從而降低制動嘯叫聲的產生幾率。

采用帖附消音片抑制嘯叫的控制技術，其基本原理是通過在制動塊結構帖附消音片改變制動摩擦副之間的相互作用，防止系統共振。這些消音片為粘彈性高阻尼橡膠，例如丁腈橡膠等。從實驗的效果看，嘯叫聲可得到有效抑制。該類產品在寶馬、奔馳、奧迪、大眾等汽車領域都有應用。

而在一些特殊工況條件下(例如重載卡車或軌道交通領域)，因制動速度高，制動摩擦產生的熱量過高，上述高分子阻尼材料(如丁腈橡膠片等)容易發生受熱老化失效，難以滿足服役要求。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供了一種用于降低制動系統嘯叫聲的阻尼合金及其制備方法和應用，以增大制動摩擦系統的阻尼特性，降低列車或汽車等運載工具的制動系統高頻嘯叫聲。

為實現上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種用于降低制動系統嘯叫聲的阻尼合金，包括以下質量百分比的原料：Mn 40～70％、Cu 30～60％、Al 0～5％、Fe 0～4％、Si 0～1％、Ni 0～5％和Sn 0～10％，這些原料均為電解金屬原料或其他方法制備的純物質。

進一步地，一種用于降低制動系統嘯叫聲的阻尼合金，包括以下質量百分比的原料：51.61％、Cu 36.32％、Al 4.4％、Fe 3.22％、Si 0.01％、Ni 1.44％和Sn 3％。

上述用于降低制動系統嘯叫聲的阻尼合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)裝料：將各原料裝入真空感應爐中；

(2)熔煉：在氬氣保護下，將真空感應爐的功率升至18～22kw，升溫速率為0.3～0.5kw/min，將溫度升至1300～1400℃，熔煉30～50min；

(3)精煉：對熔煉后的物質進行精煉，精煉溫度為950～1000℃，精煉時間為8～12min，然后靜置3～5min；

(4)澆鑄：將精煉后的物質在功率為8～12kw條件下進行澆鑄；

(5)退火及加工：將澆鑄后的物質置于800～900℃退火10～12h，然后進行開坯和軋制處理，得到組織和成分均勻的塊體合金；

(6)固溶及時效熱處理：將塊體合金在800～860℃固溶處理1～3h，然后在400～480℃熱處理1～5h。

進一步地，步驟(2)中將真空感應爐的功率升至20kw，升溫速率為0.4kw/min，將溫度升至1350℃，熔煉40min。