טכניקת זמינים עבור הכנת יצוקה MnCuNiFeZnAl סגסוגת חדשה עם הממונה דעיכת טמפרטורה ושירות קיבולת גבוהה
Summary
כאן אנו מציגים פרוטוקול להשיג ספר Mn-Cu מבוססי סגסוגת עם הופעות מקיף מעולה איכותי בטכנולוגית ושיטות טיפול בחום סביר.
Abstract
מנגן (Mn) – נחושת (Cu) – מבוסס סגסוגות יש כבר מצאו להם דעיכת קיבולת והוא יכול לשמש כדי להפחית תנודות מזיקים רעש ביעילות. M2052 (Mn-20Cu-5Ni-2Fe, ב- %) הוא ענף חשוב Mn-Cu מבוססי סגסוגות, אשר ברשותה מעולה למגנזיום יכולת והן processability. במהלך העשורים האחרונים, היו המון מחקרים בוצעו על ביצועים אופטימיזציה של M2052, שיפור למגנזיום יכולת, תכונות מכניות, עמידות בקורוזיה, ואת שירות טמפרטורה, וכו ‘ השיטות הגדולות של ביצועים אופטימיזציה הם alloying, טיפול בחום, רעלני דרכים שונות של פלסטיק וכדומה, בין אילו alloying, וכן אימוץ טיפול בחום סבירה, היא השיטה היעילה והפשוטה כדי להשיג מושלמת ומקיפה ביצועים. כדי לקבל סגסוגת M2052 עם ביצועים מעולים עבור לכייר הליהוק, אנו מציעים להוסיף Zn ואל המטריקס סגסוגת MnCuNiFe ולעשות שימוש מגוון שיטות טיפול בחום השוואה מיקרו, למגנזיום יכולת, וכן שירות טמפרטורה. לכן, סוג חדש של שחקנים בגילאי סגסוגת Mn-22.68Cu-1.89Ni-1.99Fe-1.70Zn-6.16Al (at.%) עם קיבולת השיכוך מעולה וטמפרטורה גבוהה שירות מתקבל על ידי שיטת טיפול תרמי אופטימיזציה. לעומת הטכניקה חישול, יצוקה מולדינג פשוט יותר ויעיל יותר, יכולת השיכוך של סגסוגת זו כשחקנים מצוינים. לכן, אין סיבה מתאימה לחשוב שזה בחירה טובה עבור יישומי הנדסה.
Introduction
מאז סגסוגות Mn-Cu נמצאו על ידי זנר יש יכולת השיכוך1, הם קיבלו תשומת לב, מחקר נרחבת2. היתרונות של סגסוגת Mn-Cu הם לו למגנזיום יכולת, במיוחד בזמן מתח נמוך amplitudes, וכל המגנזיום לא יכול להיות מוטרד על ידי שדה מגנטי, אשר שונה לגמרי פרומגנטי סגסוגות השיכוך. למגנזיום יכולת של סגסוגות Mn-Cu מבוססי ניתן בעיקר לייחס את movability של הגבולות הפנימיים, כולל בעיקר טווין גבולות וגבולות שלב, אשר נוצרות בתהליך (face-centered-cubic-to-face-centered-tetragonal רשות התעופה-f.c.t.) מעבר פאזה תחת מרטנזיט שינוי טמפרטורה (Tt)3. זה נמצא כי Tt תלויה ישירות על התוכן Mn ב-4,סגסוגת Mn-Cu מבוססי5; כלומר, גבוה יותר Mn תוכן, גבוה יותר את Tt ויותר טוב למגנזיום יכולת של החומר. הסגסוגת, אשר מכיל יותר מ-80 ב % מנגן, נמצאה למגנזיום יכולת וכוח האופטימלי כאשר מתרצה תמיסה מוצקה בטמפרטורה6. עם זאת, ריכוז גבוה יותר Mn בהסגסוגת ישירות יגרום הסגסוגת להיות רך יותר ולא כוללים של התארכות נמוכה יותר, ההשפעה קשיחות עמידות בקורוזיה גרוע, מה שאומר שהסגסוגת עונה על דרישות הנדסיות. ממצאי המחקר הקודם חשף כי טיפול הזדקנות בתנאים מתאימים הוא דרך יעילה ליישב את הבעיה; למשל, Mn-Cu מבוססי דעיכת סגסוגת המכילה 50-80% Mn יכולים גם לקבל T גבוהt וקיבולת השיכוך חיובית על ידי טיפול הזדקנות ב- the טווח הטמפרטורה המתאימה7. זאת בשל הפירוק של γ-שלב האב לתוך ננו Mn-עשיר אזורים ואזורי הננומטרי Cu-עשיר תוך הזדקנות בטווח טמפרטורה miscibility פער8,9,, מתוך10 אשר נחשב לשיפור Tt של סגסוגת זו יחד עם המגנזיום. ברור, זה בשיטת יעיל אשר ניתן לשלב עם עבידות מעולה למגנזיום יכולת.
סגסוגת M2052 המשמש עבור חישול ויוצרים, נציג Mn-Cu מבוססי סגסוגת גבוהה-שיכוך בינונית Mn תוכן שפותחה על ידי. Kawahara et al. 11, נחקרה בהרחבה של העשורים האחרונים. חוקרים מצאו כי סגסוגת M2052 יש מקום מתוק טוב בין למגנזיום יכולת, היפותזות חוזק עבידות. לעומת הטכניקה חישול, הליהוק היה נרחב השתמשנו עד כה בתהליך פשוט, עלויות ייצור נמוכות, פרודוקטיביות גבוהה, וכד’ הגורמים המשפיעים (למשל, תדירות תנודה, משרעת המתח, קירור מהירות, טיפול בחום טמפרטורה/שעה, וכו ‘) על היכולת השיכוך, מיקרו, דעיכת מנגנון של סגסוגת M2052 נחקרו על ידי כמה חוקרים12,13,14,15 ,16,17,18. למרות זאת, ביצועים הליהוק של סגסוגת M2052 הוא נחות, למשל, מגוון רחב של התגבשות טמפרטורה, המופע של נקבוביות הליהוק, ואני מרוכז הצטמקות, בסופו של דבר וכתוצאה מכך מכונות משביע רצון תכונות של יציקות.
מטרת מאמר זה היא לספק בתחום התעשייה עם שיטה אפשרית של השגת גבס ש-mn-Cu מבוסס סגסוגת עם נכסים מצוינים בהם ניתן להשתמש במכונות, בענף מכשירי דיוק כדי להפחית רטט ולהבטיח את המוצר איכות. לפי השפעת alloying אלמנטים על הטרנספורמציה שלב וביצועים הליהוק, נחשב Al רכיב כדי להפחית את γ-שלב אזור ויציבות שלב γ , אשר יכול להפוך את שלב γ בקלות רבה יותר להפוך γ‘ שלב עם מיקרו-תאומים. יתר על כן, הפתרון של אטומים Al בשלב γ יהיה להגדיל את הכוח של הסגסוגת, אשר יכולים לשפר את התכונות המכאניות. בנוסף, אלמנט באל הוא אחד האלמנטים החשובים אשר יכולים לשפר את מאפייני הליהוק סגסוגת Mn-Cu. Zn אלמנט מועיל לשיפור הליהוק, דעיכת מאפיינים של הסגסוגת. לבסוף, wt 2% Zn ו- wt 3% באל נוספו הסגסוגת רבעוני MnCuNiFe עבודה זו, גבס חדש סגסוגת Mn-26Cu-12Ni-2Fe-2Zn-3Al (wt %) פותחה. יתר על כן, מספר שיטות טיפול חום שונות משמשות בעבודה זו והן תופעות נפרדות שלהם מתוארים כדלקמן. הטיפול המגון שימש כדי להפחית דנדריט סגרגציה. הטיפול פתרון שימש זיהומים הנייח. הטיפול הזדקנות משמש מפעילה spinodal הפירוק; בינתיים, הזמנים הזדקנות שונים משמשים בחיפוש אחר הפרמטרים אופטימיזציה עבור מעולה למגנזיום יכולת והן לטמפרטורה גבוהה שירות. בסופו של דבר, שיטת טיפול חום עדיף הוקרן מעולה למגנזיום יכולת, כמו גם חום שרות גבוהה.
מתברר כי חיכוך פנימי מרבי (קיו-1), הטמפרטורה הגבוהה ביותר של שירות יכולה להיות מושגת במקביל על ידי הזדקנות הסגסוגת ב 435 מעלות צלזיוס במשך שעתיים. בגלל הפשטות והיעילות של שיטת הכנה, הרומן כמו הטלת Mn-Cu מבוססי השיכוך סגסוגת עם ביצועים מעולים יכול להיות מיוצר, שהיא בעלת משמעות מעשית חשובה עבור היישום הנדסה שלה. שיטה זו מתאימה במיוחד בהכנת יציקת Mn-Cu מבוססי גבוהה השיכוך סגסוגת אשר יכול לשמש עבור הפחתת רטט.
Protocol
Representative Results
Discussion
כדי להבטיח כי כמו הטלת Mn-Cu מבוססי סגסוגת מסוג זה הנו מעולה למגנזיום יכולת והן תכונות מכניות מצוינות, זה הכרחי לוודא יציקות יש הרכב כימי יציב, טוהר גבוהה, מבנה גביש נפלא. לכן, בקרת איכות קפדנית הוא הכרחי עבור תהליכי ההיתוך מוזג, טיפול בחום.
ראשית, יש צורך לבחור את החומרים הנכון ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים התמיכה הכלכלית של נבחרת מדעי הטבע קרן של סין (11076109), התוכנית מלומדים הונג קונג (XJ2014045, G-YZ67), “1000 כשרונות התוכנית” של מחוז סצ’ואן, (הכישרון מבוא תוכנית של אוניברסיטת סצ’ואן YJ201410), חדשנות ואת תוכנית הניסוי יצירתי של אוניברסיטת סצ’ואן (20171060, 20170133).
Materials
| 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 |
References
- Zener, C. . Elasticity and anelasticity of metals. , (1948).
- Jensen, J. W., Walsh, D. F. Manganese-Copper damping alloys. Bulletin 624. , (1965).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Findik, F. Improvements in spinodal alloys from past to present. Materials and Design. 42 (42), 131-146 (2012).
- 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).
- 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).
- Yin, F. X. Damping behavior characterization of the M2052 alloy aimed for practical application. Acta Metallurgica Sinica. 39 (11), 1139-1144 (2003).
- 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).
- Sakaguchi, T., Yin, F. X. Holding temperature dependent variation of damping capacity in a MnCuNiFe damping alloy. Scripta Materialia. 54 (2), 241-246 (2006).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Cowlam, N., Shamah, A. M. A diffraction study of y-Mn-Cu alloys. Journal of Physics F: Metal Physics. 11 (1), 27-43 (1981).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
