Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

En tillgänglig teknik för beredning av ny gjuten MnCuNiFeZnAl legering med överlägsen dämpning kapacitet och hög temperatur

Published: September 23, 2018 doi: 10.3791/57180

Summary

Här presenterar vi ett protokoll för att få en roman Mn-Cu-baserade legering med utmärkt omfattande uppträdanden av en smältning teknik för hög kvalitet och rimliga värmebehandling metoder.

Abstract

Mangan (Mn) - koppar (Cu) - baserade legeringar har befunnits ha dämpning kapacitet och kan användas för att minska skadliga vibrationer och buller effektivt. M2052 (Mn-20Cu-5Ni-2Fe, %) är en viktig gren av Mn Cu-legeringar, som äger både utmärkt dämpning kapacitet och processbarhet. Under de senaste decennierna, massor av studier har genomförts på prestandaoptimering av M2052, att förbättra dämpningen kapacitet, mekaniska egenskaper, korrosionsbeständighet, och service temperatur, etc. de stora metoderna för prestanda optimering är legeringselement, värmebehandling, förbehandling och olika sätt att gjutning etc., bland vilka legeringselement, samt att anta en rimlig värmebehandling, är den enklaste och mest effektiva metoden att få perfekt och omfattande prestanda. För att få den M2052 legeringen med utmärkt prestanda för gjutning gjutning, föreslår vi att lägga till Zn och Al MnCuNiFe legering matrisen och använda en mängd värmebehandling metoder för en jämförelse i mikrostruktur, dämpning kapacitet och drifttemperaturer. Således, en ny typ av cast-åldern Mn-22.68Cu-1.89Ni-1.99Fe-1.70Zn-6.16Al (at.%) legering med överlägsen dämpning kapacitet och hög service temperatur erhålls genom en optimerad värmebehandlingsmetod. Jämfört med smide tekniken, cast gjutning är enklare och effektivare, och dämpningen kapaciteten för detta som gjuten aluminiumlegering är utmärkt. Därför finns det en lämplig anledning att tänka att det är ett bra val för tekniska tillämpningar.

Introduction

Eftersom de Mn-Cu-legeringarna hittades av Zener att ha dämpning kapacitet1, har de fått omfattande uppmärksamhet och forskning2. Fördelarna med Mn-Cu legering är att den har hög dämpning kapacitet, särskilt vid låg belastning amplituder och dess dämpning kapacitet inte kan störas av ett magnetfält, som är helt annorlunda från ferromagnetiska dämpning legeringar. Hög dämpning kapacitet av Mn Cu-legeringar kan främst hänföras till movabilityen av inre gränser, främst bland twin gränser och fas gränser, som genereras i den face-centered-cubic-to-face-centered-tetragonal ( f.c.c.-f.c.t.) fasövergång under martensit omvandling temperatur (Tt)3. Det har konstaterats att Tt beror direkt på Mn innehållet i Mn-Cu-baserade legering4,5; Det är, ju högre Mn innehåll, desto högre Tt och desto bättre vibrationsdämpning kapacitet av materialet. Legeringen, som innehåller mer än 80 på % mangan, befanns ha hög dämpning kapacitet och optimal styrka när kylda från fast-lösning temperatur6. Dock skulle högre Mn koncentrationen i legeringen direkt orsaka legeringen mer sprött och har en lägre töjning, inverkan seghet och en sämre korrosionsbeständighet, vilket betyder att legeringen inte uppfyller de tekniska kraven. Tidigare forskningsresultat avslöjade att en åldrande behandling under lämpliga betingelser är ett effektivt sätt att förena detta problem; till exempel, Mn-Cu-baserade dämpning legeringar som innehåller 50-80% Mn kan även få en hög Tt och gynnsamma dämpning kapacitet en åldrande behandling i lämplig temperatur intervall7. Detta beror på nedbrytning av den γ-överordnade fas i nanoskala Mn-rika och nanoskala Cu-rika regioner medan åldrande i temperaturintervallet blandbarhet lucka8,9,10, som anses förbättra Tt av denna legering tillsammans med dess dämpning kapacitet. Klart, det är en verkningsfull metod som kan kombinera hög dämpning kapacitet med utmärkt Arbetbarhet.

M2052 legering som används för smide bildar, en representant Mn-Cu-baserade hög-dämpning legering med medium Mn innehåll utvecklats av Kawahara o.a. 11, har studerats under de senaste decennierna. Forskarna fann att M2052 legering har en bra sweet spot mellan dämpning kapacitet, sträckgräns och användbarhet. Jämfört med tekniken som smide, gjutning har varit allmänt använt hittills på grund av den enkla gjutprocessen, låga produktionskostnader, och hög produktivitet, etc. de inflytelserika faktorerna (t.ex., det svängningen frekvens, stam amplitud, kylning hastighet, värmebehandling temperatur/tid, etc.) på dämpningen kapacitet, mikrostruktur och dämpning mekanism av M2052 legering har studerats av vissa forskare12,13,14,15 ,16,17,18. M2052 aluminiumlegering gjutning prestanda är dock sämre, exempelvis ett brett utbud av kristallisation temperaturen, förekomsten av gjutning porositet och koncentrerad krympning, som så småningom resulterar i den otillfredsställande mekaniskt egenskaper av gjutgods.

Syftet med denna uppsats är att förse industriområdet med en möjlig metod för att erhålla en gjuten Mn-Cu baserat legering med utmärkta egenskaper som kan användas i maskiner och i precision instrument industrin att minska vibrationer och säkerställa att produkten kvalitet. Enligt effekten av legeringselement på fasomvandling och gjutning prestanda, Al element anses minska den γ-fas regionen och stabiliteten i fasen γ , vilket kan göra fasen γ lättare förvandla till en γ' fas med mikro-tvillingar. Dessutom kommer lösningen av Al atomer i fasen γ öka styrkan i legeringen, som kan förbättra mekaniska egenskaper. Dessutom är Al element en av de viktiga faktorer som kan förbättra egenskaperna gjutning av Mn-Cu legering. Zn-elementet är fördelaktigt att förbättra gjutning och dämpning boenden i legeringen. Slutligen, 2 wt % Zn och 3 wt % Al lades till den MnCuNiFe quaternary legeringen i detta arbete och en ny gjuten Mn-26Cu-12Ni-2Fe-2Zn-3Al (wt %) legering utvecklades. Dessutom flera olika värmebehandling metoder används i detta arbete och deras distinkta effekter diskuteras enligt följande. Homogenisering behandling användes för att minska dendrite segregering. Lösning behandling användes för orenheter immobilisering. Den åldrande behandlingen används för att utlösa spinodal nedbrytning; under tiden används de olika åldrande tidpunkter för sökande ut optimera parametrarna för både utmärkt dämpning kapacitet och en hög temperatur. I slutändan, en bättre värmebehandlingsmetod visades för överlägsen dämpning kapacitet, liksom en hög temperatur.

Det visar sig att den maximala inre friktionen (Q-1) och den högsta service-temperaturen kan uppnås samtidigt genom åldrande legeringen vid 435 ° C i 2 h. På grund av enkelheten och effektiviteten av denna förberedelse metod, kan en roman som gjuten Mn-Cu-baserade dämpning legering med utmärkt prestanda produceras, som är av viktig praktisk betydelse för dess engineering program. Denna metod är särskilt lämplig för beredning av gjutning Mn-Cu-baserade hög dämpning legering som kan användas för vibrationsreducering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. beredning av råvaror

  1. Väger alla nödvändiga råvaror med en elektronisk våg med massa procentsats (65% elektrolytisk Mn, 26% elektrolytisk Cu, 2% industriellt rent Fe, 2% elektrolytisk Ni, 3% elektrolytisk Al, och 2% elektrolytisk Zn), som visas i figur 1.
    Obs: Alla dessa råvaror var kommersiellt tillgängliga.

Figure 1
Figur 1 : Presentation av råmaterial. Använt material inkluderar 65 wt % elektrolytisk Mn, 26 wt % elektrolytisk Cu, 2 wt % industriellt rent Fe, 2 wt % elektrolytisk Ni, 2 wt % elektrolytisk Zn och 3 wt % elektrolytisk Al. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

2. smältning och gjutning Process

Obs: Detaljerade steg i sandgjutning visas i figur 2.

Figure 2
Figur 2 : Sand gjutning och gjutning steg. Huvudprocessen innehåller mönster-making, mögel-making och en gjutning drift. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

  1. Att förbereda mönster, göra mönster enligt produktritningen och kontrollera att storleken på mönstret är expanderad i viss mån ansvarigt för krympning och bearbetning utsläppsrätter.
    Obs: Det mönster material som används i detta arbete är trä ( figur 3) eftersom ett trä mönster är lätt, lätt att arbeta, och har en låg kostnad och kort produktionscykel.

Figure 3
Figur 3 : Mönster som används i gjutning mögel. Dessa trä mönster användes för att få formen av gjutgods. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

  1. För att förbereda gjutning sand, blanda ihop kvartssand med 4% - 8% natriumsilikat.
    Obs: Sand diameter är ca 0,4 mm och partiklarna är enhetliga.
  2. Slutföra den huvudsakliga gjutprocessen av händer.
    1. Först ut två mönster i gjutning kolven.
    2. Sedan rulla över kolven efter ramma gjutning sand runt mönster och ta ut mönster från sanden.
    3. Slutligen, borsta ytan av sand mögel med gjutning beläggning för att förbättra ytkvalitet gjutning och minska gjutning defekter.
      Obs: Gjuten sand formen visas i figur 4.
    4. För att få en torr sand mögel, sätta mögel i en ugn vid 180 ° C och grädda det i mer än 8 h före gjutning att förbättra sin styrka och permeabilitet, underlätta smältan fyllning och säkerställa kvaliteten på gjutning produkter.

Figure 4
Figur 4 : Gjuten sand mögel. Den har två håligheter och dess yta har täckts med en beläggning. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

3. induktion av smältning

Obs: Använd en medium-frekvens vakuum induktions smältugn.

  1. Öppna ugnen locket och sätta 20,8 kg av Mn, 8.32 kg Cu, 0,64 kg av Ni, 0,64 kg FE, 0,64 kg Zn och 0,96 kg Al material i degeln successivt täcka material med kryolit äntligen.
  2. Ta ut gjutning mögel från ugnen och Lägg den i ugnen; justera positionen för en framgångsrik hälla. Stäng locket, vakuum ugnen och öppna sedan värme distributionssystemet starta smältande legeringen.
  3. När metallerna börjar smälta, fylla ugnen med argon till en 93-KPa Negationen pressar, som hämmar den stänk av smält metal.
  4. Efter legeringen har smält, förädla den i flera minuter för att minska de skadliga föroreningarna och gas innehåll.
    Obs: Smältande förfarandet omfattar ofta smältning och raffinering.

4. gjutning legeringen

  1. Häll den smälta metallen smidigt i gjutning formen efter raffineringsprocessen.
  2. Efter den smälta metallen är helt stelnat, bryta vakuumet och ta ut gjutning mögel.
  3. Ta bort gjutgods från gjutning mögel när temperaturen av mögel sjunker till en låg nivå.

5. förbehandling av gjutgods

Obs: Macrophotograph av den gjutna delen visas i figur 5.

  1. Skär prover från gjutning med hjälp av en linjär skärmaskin.
    Obs: Exemplaren för röntgen diffractometer (XRD) mätningarna och metallografiska observationen är 10 x 10 x 1 mm3. Exemplaren för dynamisk termomekanisk analys (DMA) besitter en dimension av 0,8 x 10 x 35 mm3.

Figure 5
Figur 5 : De gjutna delarna i sand mögel och de borttagna delarna. Två gjutgods var gjuten i taget. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

6. värmebehandling

  1. Dela polerad exemplaren i sju grupper och hålla prov #1 gratis av behandling, att upprätthålla tillståndet som gjuten för jämförelse. Placera den andra i en box-typ motstånd ugn för olika värmebehandlingar.
  2. Homogenisera exemplar #2 och #5 850 ° C under 24 h och, därefter, släcka dem i kallt vatten innan åldrande dem vid 435 ° C, prov #2 i 4 h och preparatet #5 för 2 h.
  3. Lösning-treat exemplar #3 och #6 på 900 ° C för 1 h och, därefter, släcka dem i kallt vatten innan åldrande dem vid 435 ° C, specimen #3 för 4 h och preparatet #6 för 2 h.
  4. Ålder exemplar #4 och #7 435 ° c för 4 h och 2 h, respektive.

7. dämpning kapacitet Test

  1. Använda en dynamisk mekanisk analys (DMA) för att mäta dämpning kapaciteten av exemplar17.
    Obs: Testläget är stam sopa i rumstemperatur.
  2. Under provningen skall upptäcka fas vinkel δ mellan stress och påfrestning (som visas i figur 6).
  3. Karakterisera dämpning kapaciteten av Q-1, vilket kan avgöras med följande formel.
    Q -1 = tan δ

Figure 6
Figur 6 : Fixtur konstruktion och testning principen om DMA. (a) i denna panel visas dubbla fribärande fixturen för DMA. (b) i denna panel visas förhållandet mellan tillämpad sinusformad stress till stammen och resulterande fas eftersläpning. Värdena på eftersläpning mellan stress och påfrestning, samt modulus, kan beräknas med formler. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

8. prov karakterisering

  1. Elektrolytisk polering och metallografiska observation
    1. För en dendrite mikrostruktur observation, etch alla prover för ca 1 min i en blandad lösning av perklorsyra och absolut alkohol vid 1:27.
    2. Sedan ren exemplaren med aceton, torra provet med en fläkt, och observera dendritiska struktur med metallografiska Mikroskop.
  2. Fas struktur karakterisering
    1. Karakterisera fas struktur och galler parametrarna av exemplar av röntgendiffraktion (XRD) med CuKα strålning12,22.
      Obs: Använd en scan hastighet vid 2°/min. Innan mätningen XRD exemplaren noggrant förbereda genom att ta bort någon yta stress.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 7 visar beroendet av dämpningen kapacitet på stam amplituden för som gjuten MnCuNiFeZnAl legeringen exemplar #1 - #7 och som gjuten M2052. Resultaten visar att dämpningen kapaciteten av prov #1 är högre än det av gjutna M2052 legering (som visas i figur 7a) och den traditionella smidda M2052 hög-dämpning legering nämns i föregående artiklar20,21. Dessutom dämpning kapaciteten hos den ursprungliga som gjuten MnCuNiFeZnAl legering kan förbättras ytterligare genom, därefter homogenisering-åldrande, åldrande-lösning och åldrande behandlingar (som visas i figur 7b och 7 c), bland vilka en åldrande behandling för 2 h kan leda till den högsta kapaciteten för dämpning. När den stam amplitud ε är 2 x 10-4, listas Q-1 värdena av prov #1 - #7 i tabell 1. Dessutom, när man jämför preparatet #4 med preparatet #7, konstaterades det att de Q-1 kan förbättras avsevärt genom en kortare åldrande tid (som visas i figur 7 d). Dessutom är sandgjutning och åldrande för 2 h enklare, ekonomiskt och effektivt, jämfört med smide.

Figure 7
Figur 7 : Beroendet av Q-1 på stam-amplitud för den som gjuten MnCuNiFeZnAl legeringen exemplar #1-#7 och som gjuten M2052. För mätningar av stam-amplitud beroendet Q−1var testning frekvensen och temperatur 1 Hz och 25 ° C, respektive. Denna siffra har ändrats från Liu et al. 18. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

Exemplar 1# # 2 3# 4# 5# 6# 7#
Q−1 3.0 × 10−2 4,7 × 10−2 4,9 × 10−2 3,9 × 10−2 4,5 × 10-2 4,7 × 10-2 5,0 × 10-2

Tabell 1: Q -1 värden av exemplar #1 - #7 när stam amplituden Ε = 2 x 10 -4 .

Figur 8 visar metallografiska micrographs som gjuten MnCuNiFeZnAl legering exemplar #1 och #5 - #7. Det kommer att utgöra en allvarlig dendritiska segregering under processen av långsam kylning i gjutning listerna för långsam diffusion Mn atomer mellan Cu atoms, som så småningom leder till bildandet av en dendritiska mikrostruktur. Eftersom Mn är mer mottagliga för korrosion än Cu, är mörka regionerna i den observerade dendritiska strukturen Mn-rika dendriter, som är några millimeter lång och flera mikrometer breda, medan de ljusa områdena är Cu-rika regioner. När temperaturen sjunker, fällningen Mn-rika dendriter främst från den flytande fasen av Mn-rika regioner, och sedan formuläret Cu-rika mellanrum mellan dem. I jämförelse, är dimensionerar av prov #5 mörka Mn-rika dendriter betydligt mindre än de av prov #1, vilket indikerar att den dendrite segregeringen av prov #5 försvagades i viss utsträckning. Likaså den dendrite segregeringen av prov #6 försvagades i viss utsträckning också men fortfarande var något bättre än för preparatet #5 på grund av den kortare hålltid under lösning-åldrande behandling. Det finns dock ingen tydlig skillnad i de dendritical mikrostrukturer exemplar #7 och #1 exemplar. Dessa resultat representerar att homogenisering-åldrande och lösning-åldrande behandlingar kan försvaga den makroskopiska Mn-segregeringen, men direkt åldrande behandling har ingen uppenbar effekt på den. Dessa slutsatser kan också dras från kompositionella EDS analysen. Innan en spinodal nedbrytning, Mn innehållet i Mn-rika dendriter som gjuten MnCuNiFeZnAl legering var 79.23% i genomsnitt, och Mn innehållet reducerades signifikant 68,20% efter homogenisering provet vid 850 ° C under 24 h och 73.42% efter en lösning behandling vid 900 ° C för 1 h.

Figure 8
Figur 8 : Metallografiska micrographs som gjuten MnCuNiFeZnAl legeringar utsätts för olika värmebehandlingar. De olika dendritiska strukturen av olika exemplar kan ses. Denna siffra har ändrats från Liu et al. 18. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

Enligt temperatur-anhörigen dämpning kapacitet kurvan minskar dämpning kapacitet snabbt när temperaturen stiger. Temperaturen vid vilken dämpning kapaciteten minskas drastiskt definieras brukar som service temperatur, som är en av de mest avgörande indikatorerna för dämpning legeringar som används i området engineering. Av prov #1 och #5 - #7 service temperatur listas i tabell 2. Det syns tydligt att åldrandet vid 435 ° C i 2 h kan orsaka optimal service temperaturen.

Preparatet 1# 5# 6# 7#
Drifttemperaturer (° C) 43 50 55 70

Tabell 2: Service temperaturerna av prov #1 och #5 - #7.

Hög dämpning kapacitet av Mn-Cu-baserade legering är relaterad till den γ' fas produceras i en f.c.c-f.c.t martensitiskt omvandling. Normalt, mängden de γ' fas är relaterad till Mn innehållet. Ett stort antal forskare7,22,23,24 har studerat sambandet mellan gallret parametrar, lattice snedvridning och Mn innehåll i Mn Cu-legeringar. Enligt c/a värdena av prov #1 och #5 - #7, Mn innehållet i nanoskala Mn-rika regioner i varje prov efter spinodal kan nedbrytning uppskattas med hjälp av formeln som nämns av Zhong et al. 17. CMn exemplar #1 och #5 - #7 är 84,18 procent, 84,75%, 85.08% och 85.35%, respektive, i nanoskala Mn-rika regioner efter spinodal sönderfall. Uppenbarligen, specimen #7 har den högsta CMn, vilket innebär att den som gjuten MnCuNiFeZnAl legeringen har överlägsen dämpning kapaciteten och samtidigt en högre drifttemperaturer av åldrande vid 435 ° C i 2 h.

Förhållandet mellan den lattice snedvridning (a/c-1), Q-1 (med en stam amplitud på ε = 2 x 10-4), och service temperatur som gjuten MnCuNiFeZnAl legeringar utsätts för olika värmebehandlingar, motsvarande exemplar #1 och #5 - #7, är ritade i figur 9. Uppenbarligen, lattice snedvridning är direkt proportionell mot Q-1 och tjänsten temperaturen; nämligen, desto större lattice snedvridning, desto bättre vibrationsdämpning kapacitet och högre service temperatur.

Figure 9
Figur 9 : Förhållandet mellan den lattice snedvridning (a/c-1), Q-1 ()Ε = 2 x 10-4), och service temperatur som gjuten MnCuNiFeZnAl legeringar utsätts för olika värmebehandlingar. Denna siffra har ändrats från Liu et al. 18. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

För att säkerställa att denna typ av som gjuten Mn-Cu-baserade legering besitter både överlägsen dämpning kapacitet och utmärkta mekaniska egenskaper, är det nödvändigt att säkerställa att gjutgods har en stabil kemisk sammansättning, en hög renhet och en utmärkt kristallstruktur. Därför behövs strikt kvalitetskontroll för smältning, hälla och värmebehandling processer.

För det första är det nödvändigt att välja rätt ingredienser för legeringen. Det bör övervägas att de tillagda legeringsämnen kan främja nedbrytning av γ-överordnade fas, som kommer att hjälpa till att producera mer martensit mikro-tvillingar25. Dessutom måste vissa legeringsämnen också anses förbättra egenskaperna mekaniska och casting. Den slutliga legeringen kommer sedan att kombinera överlägsen dämpning kapacitet och utmärkta mekaniska egenskaper.

För det andra, en rimlig smältprocessen är nödvändigt, som är ansluten till gjutning egenskaperna hos legeringen. Följande viktiga punkter bör beaktas i smältprocessen av cast Mn Cu-legeringar: (1) foder metalliska råvaror i degeln i sekvens genom att lägga till den hög--smältpunkt legering först och sedan lägga till låg--smältpunkt legeringen, för att förhindra allvarlig brinnande förlust. (2) anta ett vakuum som smältande metod att säkerställa att gasen och orenhet innehållet i legeringen är låg. Samtidigt sprutas inert gas in i ugnen att kontrollera trycket och minska avdunstning av metall vätskan under vakuum smältning. (3) när det finns inga fler bubblor fly från ytan av den smälta metallen, går tidsfristen för raffinering. Syftet med tidsfristen för raffinering är att ta bort eventuella gas- och flyktiga inneslutningar.

Det viktigaste steget är valet av värmebehandling. Efter att få den som gjuten MnCuNiFeZnAl legeringen med en utmärkt prestanda, väljs också en värmebehandlingsprocess som är lämplig för denna legering att ytterligare förbättra sin dämpning kapacitet. Genom att analysera experimentella resultat, finns det att dämpningen kapacitet kan uppnå dess extrema värde av en kort-tid åldrande behandling. Slutlig värmebehandling för som gjuten MnCuNiFeZnAl legering är mycket enkel och effektiv.

Slutligen kan en optimering lösning uppnås för en ny gjuten Mn-22.68Cu-1.89Ni-1.99Fe-1.70Zn-6.16Al (vid %) legering genom undersöker effekten av värmebehandlingar på dämpningen kapacitet och service temperatur. Det vill säga den högsta graden av nano-Mn segregation kan uppnås genom en åldrande vid 435 ° C i 2 h, vilket resulterar i Tt ökar, så småningom avsevärt förbättra dämpningen kapacitet (Q-1 = 5,0 x 10-2) och service temperatur (70 ° C) , jämfört med den ursprungliga som gjuten aluminiumlegering.

Även om denna metod används bara för gjutning molding Mn-Cu-baserade hög-dämpning legering, har följande fördelar, såsom billigare modellering material, en enklare mögel tillverkningsprocessen, och högre dämpning kapacitet och mekaniska egenskaper av produkter, m.m. Dessutom, denna metod är lämplig för olika partier av produktion, för både små-tillverkningsserier och massproduktion. Följaktligen, denna metod är av stor betydelse att förbättra effekten av vibrationsreducering, och den hjälper till att vidga tillämpningsområdet för dess industri. På grund av fördelarna med denna metod, kan den ersätta smide teknik för att producera hög-dämpning produkter i vissa områden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har något att avslöja.

Acknowledgments

Vi ger tack vare ekonomiskt stöd från den nationella naturvetenskap Foundation i Kina (11076109), till Hong Kong Scholars-programmet (XJ2014045, G-YZ67), ”1000 talanger Plan” i Sichuan provinsen, den talang introduktion Program av Sichuan universitet ( YJ201410), och Innovation och kreativa Experiment Program av Sichuan universitet (20171060, 20170133).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
manganese Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd. DJMnB produced by electrolysis
copper Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd. Cu-CATH-2 produced by electrolysis
Nickel Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd. Ni99.99 produced by electrolysis
Iron Ningbo Jiasheng Metal Materials Co., Ltd. YT01 industrial pure Fe
Zinc Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd. 0# produced by electrolysis
Aluminum Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd. Al99.90 produced by electrolysis

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Zener, C. Elasticity and anelasticity of metals. , University of Chicago Press. (1948).
  2. Jensen, J. W., Walsh, D. F. Manganese-Copper damping alloys. Bulletin 624. , U.S. Department of the Interior, Bureau of Mines. Washington, DC. (1965).
  3. Wang, X. Y., Peng, W. Y., Zhang, J. H. Martensitic twins and antiferromagnetic domains in gamma-MnFe(Cu) alloy. Materials Science and Engineering A. 438, 194-197 (2006).
  4. Wang, X. Y., Zhang, J. H. Structure of twin boundaries in Mn-based shape memory alloy: a HRTEM study and the strain energy driving force. Acta Materialia. 55 (15), 5169-5176 (2007).
  5. Yin, F. X., Ohsawa, Y., Sato, A., Kawahara, K. Decomposition behavior of the gamma(Mn) solid solution in a Mn-20Cu-8Ni-2Fe (at%) alloy studied by a magnetic measurement. Materials Transactions,JIM. 40 (5), 451-454 (1999).
  6. Dean, R. S., Potter, E. V., Long, J. R. Properties of transitional structures in Copper-Manganese alloys. Metallurgical and Materials Transactions, ASM. 34, 465-500 (1945).
  7. Yin, F. X., Ohsawa, Y., Sato, A., Kawahara, K. Temperature dependent damping behavior in a Mn-18Cu-6Ni-2Fe alloy continuously cooled in different rates from the solid solution temperature. Scripta Materialia. 38 (9), 1314-1346 (1998).
  8. Findik, F. Improvements in spinodal alloys from past to present. Materials and Design. 42 (42), 131-146 (2012).
  9. Yan, J. Z., Li, N., Fu, X., Zhang, Y. The strengthening effect of spinodal decomposition and twinning structure in MnCu-based alloy. Materials Science and Engineering A. 618, 205-209 (2014).
  10. Soriano-Vargas, O., Avila-Davila, E. O., Lopez-Hirata, V. M., Cayetano-Castro, N., Gonzalez-Velazquez, J. L. Effect of spinodal decomposition on the mechanical behavior of Fe-Cr alloys. Materials Science and Engineering A. 527 (12), 2910-2914 (2010).
  11. Yin, F. X. Damping behavior characterization of the M2052 alloy aimed for practical application. Acta Metallurgica Sinica. 39 (11), 1139-1144 (2003).
  12. Yin, F. X., Ohsawa, Y., Sato, A., Kohji, K. Decomposition of high temperature gamma(Mn) phase during continuous cooling and resultant damping behavior in Mn74.8Cu19.2Ni4.0Fe2.0 and Mn72.4Cu20.0Ni5.6Fe2.0 alloys. Materials Transactions, JIM. 39 (8), 841-848 (1998).
  13. Sakaguchi, T., Yin, F. X. Holding temperature dependent variation of damping capacity in a MnCuNiFe damping alloy. Scripta Materialia. 54 (2), 241-246 (2006).
  14. Tanji, T., et al. Measurement of damping performance of M2052 alloy at cryogenic temperatures. Journal of Alloys and Compounds. 355 (1-2), 207-210 (2003).
  15. Yin, F. X., Iwasaki, S., Sakaguchi, T., Nagai, K. Susceptibility of damping behavior to the solidification condition in the as-cast M2052 high-damping alloy. Key Engineering Materials. 319, 67-72 (2006).
  16. Yin, F. X., Ohsawa, Y., Sato, A., Kawahara, K. Characterization of the strain-amplitude and frequency dependent damping capacity in the M2052 alloy. Materials Transactions, JIM. 42 (3), 385-388 (2001).
  17. Zhong, Z. Y., et al. Mn segregation dependence of damping capacity of as-cast M2052 alloy. Materials Science and Engineering A. 660, 97-101 (2016).
  18. Liu, W. B., et al. Novel cast-aged MnCuNiFeZnAl alloy with good damping capacity and high service temperature toward engineering application. Materials Design. 106, 45-50 (2016).
  19. Cowlam, N., Shamah, A. M. A diffraction study of y-Mn-Cu alloys. Journal of Physics F: Metal Physics. 11 (1), 27-43 (1981).
  20. Yan, J. Z., et al. Effect of pre-deformation and subsequent aging on the damping capacity of Mn-20 at.%Cu-5 at.%Ni-2 at.%Fe alloy. Advanced Engineering Materials. 17 (9), 1332-1337 (2015).
  21. Zhang, Y., Li, N., Yan, J. Z., Xie, J. W. Effect of the precipitated second phase during aging on the damping capacity degradation behavior of M2052 alloy. Advances in Materials Research. 873, 36-41 (2014).
  22. Yin, F. X., Ohsawa, Y., Sato, A., Kawahara, K. X-ray diffraction characterization of the decomposition behavior of gamma(Mn) phase in a Mn-30 at.% Cu alloy. Scripta Materialia. 40 (9), 993-998 (1999).
  23. Yin, F. X., Ohsawa, Y., Sato, A., Kawahara, K. Phase decomposition of the gamma phase in a Mn-30 at.% Cu alloy during aging. Acta Materialia. 48 (6), 1273-1282 (2000).
  24. Ritchie, I. G., Sprungmann, K. W., Sahoo, M. Internal-friction in Sonoston - a high damping Mn/Cu-based alloy for marine propeller applications. Journal De Physique. 46 (C-10), 409-412 (1985).
  25. Kawahara, K., Sakuma, N., Nishizaki, Y. Effect of Fourth Elements on Damping Capacity of Mn-20Cu-5Ni Alloy. Journal of the Japan Institute of Metals. 57 (9), 1097-1100 (1993).

Tags

Engineering fråga 139 Mn Cu-dämpning legeringar sand mögel gjutning dämpning kapacitet drifttemperaturer värmebehandling martensitiska omvandling
En tillgänglig teknik för beredning av ny gjuten MnCuNiFeZnAl legering med överlägsen dämpning kapacitet och hög temperatur
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Li, D., Liu, W., Li, N., Zhong, Z.,More

Li, D., Liu, W., Li, N., Zhong, Z., Yan, J., Shi, S. An Available Technique for Preparation of New Cast MnCuNiFeZnAl Alloy with Superior Damping Capacity and High Service Temperature. J. Vis. Exp. (139), e57180, doi:10.3791/57180 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter