本發(fā)明涉及一種氣氛燒結多孔結構錳銅高阻尼合金的方法。它是通過以草酸亞鐵做為鐵元素供體，利用草酸亞鐵的熱解特性及其分解產物改善燒結工藝過程，實現(xiàn)大尺寸規(guī)格材料均勻燒結目的。技術背景錳銅合金作為孿晶型阻尼材料的代表，已被廣泛使用在生活生產的各個領域。錳銅阻尼合金材料具有γ相組織的錳銅合金的反鐵磁轉變，形成點陣畸變，觸發(fā)微孿晶，若點陣畸變誘發(fā)了馬氏體相變，則將形成馬氏體孿晶，母相與熱彈性馬氏體相界面的移動和熱彈性馬氏體孿晶亞結構的移動消耗能量，產生高阻尼現(xiàn)象。錳銅阻尼合金材料具有無磁性，低溫阻尼性能很好并且強度和韌性很好的特點。如果成分熱處理得當，其阻尼性能最高可達到橡膠水平。而且錳銅合金材料具有良好的變形能力，可很好的應用于阻尼合金支架、阻尼合金墊片、軸承、超傳導線圈、電弓架、阻尼合金薄板等這些零部件上，主要應用的錳銅阻尼合金的成分見表1。表1實用化錳銅阻尼合金的成分范圍(質量百分比)除了美國的Incramute合金外，其余錳銅合金中都含有元素Fe，其范圍在1.0~4.0%之間。錳銅合金中添加Fe主要是為了改進合金的機械性能，過量的鐵會對合金阻尼性能有不利的影響，所以Fe的含量不應超過4.0%。適量鐵對合金的阻尼性能影響主要表現(xiàn)在以下兩點：可能使全位錯在低溫時分解成擴展位錯，這種位錯可以成為應力誘發(fā)馬氏體的核胚，從而使合金中ε馬氏體數量增加。同時，F(xiàn)e的存在還可以促進應力誘發(fā)ε馬氏體相變，促進Mn-Cu合金的調幅分解，促進晶界的析出，提高合金的阻尼性能。多孔金屬具有密度低、強度高、吸聲性能高等優(yōu)點逐漸引起人們的注意，金屬材料的多孔化已經被證實是提升金屬材料阻尼性能的非常有效途徑之一。MikioFukuhara等人研究了燒結Mn-(5、10、15、20)Cu合金的阻尼性能，并與鑄造M2052合金進行比較，Mn粉的純度為99%，粒度為16μm，Cu粉的純度為99%，粒度為7μm，混合后在氫氣環(huán)境下30MPa的壓力在950℃溫度下燒結1h。加熱和冷卻速度分別為0.043和0.028℃/s，熱處理制度為：850℃×1h+450℃×6h。多孔Mn-Cu合金的阻尼性能隨溫度變化（-50~200℃）受的影響比較小，燒結Mn-Cu合金可以彌補高Mn合金難加工的問題。大同特殊鋼公司申請的Mn系減振合金的制造方法專利(特開2005-68483)(P2005-68483A)是利用Mn粉和Cu-Ni-Fe-Si粉末按照一定的配比混合燒結得到的MnCu合金的燒結密度5.9g/cm3，減震系數可達到0.4。粉末冶金方法制備多孔錳銅合金的基本工藝為采用單質或合金化的混合粉末為原料，制成壓坯后在870～950℃在氣氛或真空燒結、然后800～950℃固溶處理和300～500℃長時間時效處理。單質Mn元素與Cu元素擴散形成的一定濃度固溶體在871℃以上溫度會出現(xiàn)瞬態(tài)液相，從而起到液相燒結的作用，獲得較高強度的合金；但燒結溫度超過950℃會造成液相過多而不利于燒結體的形狀穩(wěn)定性。由于氫、氮等氣氛中都富有一定成分的水分壓，會造成錳的表面氧化而阻礙燒結，真空燒結有利于減輕錳的氧化作用；加壓燒結或氬等惰性氣體保護燒結也有類似作用。單質錳的導熱系數只有7.82W/m.℃，純銅為401W/m.℃。由于錳粉的低導熱性，并且其表面或多或少有吸附的氧或水分子，大尺寸壓坯往往表層附近壓制密度高于芯部密度等特點，造成在加熱燒結過程中坯料中心與表面存在較大的溫差，表面層較早地達到燒結溫度而致密度提高，芯部達不到燒結溫度或需要很長的保溫時間，使得大尺寸的錳銅合金燒結體的組織和性能極不均勻，形成“外熟內生”的狀態(tài)。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供用一種草酸亞鐵改善錳銅阻尼燒結合金性能的方法，利用草酸亞鐵的分解產物做為鐵元素的供體，制備粉末冶金錳銅阻尼合金，鐵含量可以在1.0～4.0%范圍，利用草酸亞鐵熱分解和氫還原得到的納米級的高活性鐵促進燒結，釋放出來的CO2、水蒸氣阻止壓坯表面形成致密封閉層，提高燒結體的均勻性，使得在氫還原氣氛下燒結就可以得到大尺寸的錳銅燒結體。具體的制備多孔錳銅高阻尼合金工藝步驟如下：1.粉末準備與混合將電解錳粉（純度：≥99.7%粒度：-100目）、電解銅粉（純度：≥99.7%，粒度：-200目）、羰基鎳粉（純度：≥99.5%,粒度：2~3.6μm），有時包括霧化鋁粉（純度：≥99.2%,目數：~10μm）、霧化錫粉（純度：≥99.5%,目數：~10μm）、霧化鋅粉（純度：≥99.8%,目數：~10μm）、還原鉬粉（純度：≥99.8%,~1μm）和其他少量單質碳、硅、鉻機械破碎粉末，草酸亞鐵為化學結晶晶體粉（純度：≥99%,目數：-80目），按照下表的配比進行配料：Mn：41～77Sn：0～1.2Cu：17～39Cr：0～0.6Al：0～6Mo：0～0.9Fe：1～4Zn：0～4Ni：0.3～5C：0～0.2Si：0～0.2將配好的粉料置于球磨罐中進行干磨，球磨時間為0.5~4h至粉料均勻。由于混合料中有較多量的塑性高的Cu、Sn等，在較大的壓制壓力下會產生塑性變形，從而具有高的壓坯強度，因此一般不需要額外添加成形劑。但當壓坯要求尺寸較大時，可添加一定量的硬脂酸鋅、石蠟微粉等成形劑，可參照一般粉末冶金工藝。2.壓制成型將混好的粉料在100~600MPa的壓力下壓制成所需尺寸的壓坯。壓力范圍根據坯料的尺寸和粉末混合體的壓制性能，以及孔隙度的要求來選擇，對于大尺寸、孔隙率要求高，取下限；小尺寸、高致密取大壓力。必要時可采取等向壓力的冷等靜壓成形。3.熱解與燒結過程由于需要在流動的干燥氫氣的保護作用下熱解、還原和燒結，具體步驟為180～240℃保溫1～4小時；400～500℃保溫1～4小時；750~850℃保溫時間1~2小時；然后在850~950℃保溫時間2~4小時完成燒結過程；升溫速度5～10℃/分鐘。燒結坯尺寸較小的時候，溫度和保溫時間可取下限，升溫速度可取上限。燒結坯尺寸較大的時候，溫度和保溫時間可取上限，升溫速度可取下限。草酸亞鐵添加量大時，熱分解階段保溫時間可取上限，升溫速度可取下限。4.熱處理工藝燒結錳銅經過固溶和時效處理，獲得高的阻尼性能，具體參照熔鑄、加工和金的工藝參數。由于采用本發(fā)明制備的錳銅合金為多孔材料，熱處理時加熱時間需要略有延長。草酸亞鐵在每千克高錳錳銅阻尼合金中的用量為12～120克。草酸鐵(Fe2(C2O4)3·5H2O)在170℃以下溫度就可以脫水形成草酸亞鐵(FeC2O4·2H2O)。在氬氣中，F(xiàn)eC2O4·2H2O熱分解機理為：170～240℃發(fā)生脫水反應，F(xiàn)eC2O4·2H2O=FeC2O4+2H2O；400～450℃發(fā)生熱解反應，3FeC2O4=Fe3O4+4CO+2CO2。Fe3O4在600～900℃的條件下能夠被氫還原，其還原步驟為Fe3O4+3H2=FeO+3H2O和FeO+H2=Fe+H2O，一般800℃以上溫度能較完全的實現(xiàn)還原。在制備含F(xiàn)e的錳銅合金粉末冶金工藝中，采用草酸亞鐵代替Fe粉做為Fe元素的供體的主要作用是：①草酸亞鐵熱分解、還原產生的微細Fe元素具有低的熔點，能夠在較低的溫度將單質錳粉熔合，從而減少熱阻界面，提高燒結坯料的熱導性和溫度均勻性，從而提高錳銅燒結合金的均勻性；②在草酸亞鐵分解的溫度范圍，壓坯表面還沒有實現(xiàn)燒結致密化，因此草酸亞鐵分解、還原產生的水和二氧化碳氣體不斷排出壓制坯表面，阻止壓坯表面形成致密封閉層，使表面處于多孔狀態(tài)，在低溫加熱階段，有利于混合粉的表面吸附水的排出；在高溫燒結階段，有利于氫氣進入燒結體，起到還原少量氧化金屬元素的作用；③草酸亞鐵為細微粉末，不容易發(fā)生塑性粘接，因此利于成分混合均勻；④分解所得的微細高能狀態(tài)Fe粉，容易跟錳、銅、鎳、鋁等元素發(fā)生燒結擴散，從而促進液相形成和燒結過程。本發(fā)明燒結合金直徑達100mm、長度達200mm，密度為5.10～5.75g/cm3，硬度為52～86HRF，彎曲強度為128～184MPa，均勻性好。通過后續(xù)熱處理和加工，可獲得低密度、高阻尼錳銅構件。附圖說明圖1為實施例3的彎曲強度曲線圖；圖2為實施例7的斷口形貌圖。下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步的詳細說明。實施例1將錳、銅、鎳、鋁、錫、碳、硅等粉末和草酸亞鐵按照表2實施例1的成分配料。表2實施例錳銅阻尼合金的成分范圍（質量百分比）合金元素實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6實施例7Mn59.347.26052527576.6Cu333935.935.935.71817Al3.06.02.01.04.0//Fe*2.43.21.04.03.021.8Ni0.83.20.32.22.554.6Sn0.181.2/////Cr////0.6//Mo//0.20.9///Zn//0.64.02.0//C0.160.10//0.08//Si0.180.10//0.12//*為鐵元素的含量，草酸亞鐵的用量需要根據其含有Fe質量比例計算。將配好的粉料置于球磨罐中進行干磨，球磨時間約為2h至粉料均勻。采用壓制模具將混好的粉料在600MPa的壓力下壓制成壓坯。在流動的干燥氫氣的保護作用下熱解、還原和燒結，具體步驟為240℃保溫1小時；500℃保溫1小時；850℃保溫時間1小時；然后在950℃保溫時間2小時。隨爐冷卻，燒結錳銅經過固溶和時效處理獲得產品。所得燒結坯的性能列于表3表3實施例錳銅阻尼合金的尺寸與性能燒結體形狀尺寸，mm密度，g/cm3硬度，HRF彎曲強度，MPa實施例1方形10*24*505.3952128實施例2圓盤Φ72*305.1559156實施例3圓片Φ44*185.1161140實施例4方形40*50*1185.3375178實施例5圓棒Φ100*2005.2886184實施例6圓柱狀Φ32*605.7584174實施例7方形58*55*1505.1076143實施例2將錳、銅、鎳、鋁、錫、碳、硅等粉末和草酸亞鐵按照表2實施例2的成分配料。將配好的粉料置于球磨罐中進行干磨，球磨時間約為3h至粉料均勻。采用圓形模具將混好的粉料在300MPa的壓力下壓制成壓坯。在流動的干燥氫氣的保護作用下熱解、還原和燒結，具體步驟為180保溫4小時；400℃保溫4小時；750℃保溫時間2小時；然后在900℃保溫時間4小時；升溫速度5℃/分鐘。隨爐冷卻，燒結錳銅經過固溶和時效處理獲得產品。所得燒結坯的性能列于表3中。圖1為產品的彎曲強度曲線圖。實施例3將錳、銅、鎳、鋁、鉬、鋅粉末和草酸亞鐵按照表2實施例3的成分配料。將配好的粉料置于球磨罐中進行干磨，球磨時間約為0.5h至粉料均勻。采用圓形壓制模具將混好的粉料在500MPa的壓力下壓制成壓坯。在流動的干燥氫氣的保護作用下熱解、還原和燒結，具體步驟為220℃保溫2小時；460℃保溫2小時；800℃保溫時間1小時；然后在950℃保溫時間2小時，升溫速度8℃/分鐘。隨爐冷卻，燒結錳銅經過固溶和時效處理獲得產品。所得燒結坯的性能列于表3。圖1為產品的彎曲強度曲線圖。實施例4將錳、銅、鎳、鋁、鉬、鋅等粉末和草酸亞鐵按照表2實施例4的成分配料。將配好的粉料置于球磨罐中進行干磨，球磨時間約為2h至粉料均勻。采用長條形模具將混好的粉料在400MPa的壓力下壓制成壓坯。在流動的干燥氫氣的保護作用下熱解、還原和燒結，具體步驟為230℃保溫1.5小時；480℃保溫2.5小時；800℃保溫時間2小時；然后在900℃保溫時間2小時；升溫速度6℃/分鐘。隨爐冷卻，燒結錳銅經過固溶和時效處理獲得產品。所得燒結坯的性能列于表3中。實施例5將錳、銅、鎳、鋁、鉻、鋅、碳、硅等粉末和草酸亞鐵按照表2實施例5的成分配料，并添加0.8%的硬脂酸鋅。將配好的粉料置于球磨罐中進行干磨，球磨時間約為4h至粉料均勻。將混好的粉料裝入圓形橡皮套中，在100MPa的壓力下冷等靜壓成形。在流動的干燥氫氣的保護作用下熱解、還原和燒結，具體步驟為200℃保溫4小時；420℃保溫4小時；800℃保溫時間2小時；然后在850℃保溫時間4小時升溫速度5℃/分鐘。隨爐冷卻，燒結錳銅經過固溶和時效處理獲得產品。所得燒結坯的性能列于表3中。實施例6將錳、銅、鎳等粉末和草酸亞鐵按照表2實施例6的成分配料。將配好的粉料置于球磨罐中進行干磨，球磨時間約為2h至粉料均勻。采用圓形壓制模具將混好的粉料在300MPa的壓力下壓制成壓坯。在流動的干燥氫氣的保護作用下熱解、還原和燒結，具體步驟為220℃保溫2小時；450℃保溫2小時；800℃保溫時間2小時；然后在920℃保溫時間3小時；升溫速度5℃/分鐘。隨爐冷卻，燒結錳銅經過固溶和時效處理獲得產品。所得燒結坯的性能列于表3。實施例7將錳、銅、鎳等粉末和草酸亞鐵按照表2實施例7的成分配料，并添加0.6%的石蠟微粉。將配好的粉料置于球磨罐中進行干磨，球磨時間約為3h至粉料均勻。將混好的粉料裝入方形橡皮套中，在200MPa的壓力下冷等靜壓成形。在流動的干燥氫氣的保護作用下熱解、還原和燒結，具體步驟為180保溫4小時；500℃保溫1小時；850℃保溫時間1小時；然后在920℃保溫時間2小時；500℃保溫2小時；920℃保溫時間為2小時；升溫速度6℃/分鐘。隨爐冷卻，燒結錳銅經過固溶和時效處理獲得產品。所得燒結坯的性能列于表3中。得到產品的斷口形貌如圖2所示。當前第1頁1 2 3