西南交大蒋小松团队《MSEA》：时效处理同时提升合金力学和阻尼性能

发布者：日期：2023年04月04日 22:27 点击数：

工程结构在外力作用下面临着不同程度的机械振动问题，这将大大影响机械设备的服役和安全性能。阻尼合金具有良好的减振降噪性能，可以将机械振动能量转化为热能，有效降低机械振动，在航空航天和军事等领域得到了广泛应用。Cu-Al-Mn基合金其独特的马氏体结构为其提供了良好的阻尼性能，是一种极具代表性的阻尼合金。该合金的高度有序结构和大晶粒尺寸，容易诱发晶间断裂和疲劳断裂等不利现象，降低力学性能。大多数合金的阻尼性能和力学性能呈现相反的变化趋势。在实际工程应用中，合金的力学性能和阻尼性能都需要得到保证。因此，从工程的实际需求出发，探索如何提高Cu-Al-Mn基合金的综合性能具有重要的研究意义。

沉淀相的形成是提高合金综合性能的有效选择。时效处理是改变合金微观组织，获得沉淀相的有效途径之一。不同时效温度对沉淀相的种类，体积分数具有不同的影响，这都将显著影响合金最终的使用性能。因此，从合金相图出发，设计出合理的时效温度，研究不同时效温度处理下的沉淀相对合金力学性能和阻尼性能的影响，将是获得兼具高阻尼性能和高力学性能的Cu-Al-Mn基合金的有效选择之一。

大多数应用中，阻尼合金在室温下要承受复杂的应力条件且应变幅度的阻尼方法被广泛认为是研究合金阻尼特性的最有效方法之一。西南交通大学蒋小松团队对Cu-11Al-5Mn-0.7Ti-1Ta合金进行了不同时效温度处理，分析了沉淀相对合金微观组织，力学性能和阻尼性能的影响机制。添加温度限定条件经过热处理后，得到主要相是马氏体相的Cu-11Al-5Mn-0.7Ti-1Ta合金，淬火后的试样由18R型马氏体和少量富Ta相组成。在350℃时效后，开始出现了2H型马氏体。400℃时效后，试样中开始出现了α相和γ2相，并且γ2相的峰值强度随着温度的升高也增加。文章重点研究了时效处理后的力学性能强化机制以及不同时效温度下产生的沉淀相对合金的室温阻尼和振幅之间的影响，实现Cu-Al-Mn基合金的力学性能和阻尼性能都实现较大的提升。该论文题为“ Synergistic enhancement in mechanical and damping properties of Cu-11Al-5Mn-0.7Ti-1Ta alloy through aging treatment”，发表在材料领域期刊《Materials Science & Engineering A》。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.msea.2023.144925

文章在350 °C-550 °C之间对Cu-11Al-5Mn-0.7Ti-1Ta合金进行了时效处理，研究了时效温度对合金微观组织，力学性能和阻尼性能的影响。结果表明，时效可以同时提高力学性能和阻尼性能，获得了400 °C的最佳时效温度。合金的抗拉强度从386.1 MPa增加到631.5 MPa，与原始合金相比增加了63.5%。合金的室温阻尼性能从0.026增加到0.0581，增加了123.5%。本文为同时提高阻尼合金的力学性能和阻尼性能提供了参考。