[发明专利]一种用于降低制动系统啸叫声的阻尼合金及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于降低制动系统啸叫声的阻尼合金及其制备方法和应用，该阻尼合金包括以下质量百分比的原料：Mn 40～70％、Cu 30～60％、Al 0～5％、Fe 0～4％、Si 0～1％、Ni 0～5％和Sn 0～10％。制备方法包括：装料；熔炼；精炼；浇铸；退火及加工；固溶、热处理。本发明通过特定的原料制得的阻尼合金材料，其通过自身内部的孪晶组织形成了阻尼机制，抑制了制动系统振动，从而有效降低了制动系统产生的高频啸叫声。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种用于降低制动系统啸叫声的阻尼合金及其制备方法和应用。

背景技术

在轨道交通、航空航天及汽车工程等领域，高速旋转的动力系统因制动而产生高频啸叫噪声。这种噪声不仅降低了运载工具内部舒适性，还破坏了运载工具外部的声环境，亟需得到解决。制动系统噪声的研究始于上世纪70年代，目前国际上技术发展趋势表现在三个方面：1，优化摩擦副的相互作用。例如，通过摩擦系数的调整，使制动系统可能发生尖叫噪声的频率个数减少。2，优化制动系统的基本结构。例如，在轨道交通领域，日本新干线采取改进制动盘冷却片形状，降低制动系统发生气动噪声，达到了9dB效果。3，采取阻尼的方法。例如，在汽车工程领域，通过增加汽车制动系统的阻尼，避免制动背板和制动盘等零部件发生共振，从而降低制动啸叫声的产生几率。

采用帖附消音片抑制啸叫的控制技术，其基本原理是通过在制动块结构帖附消音片改变制动摩擦副之间的相互作用，防止系统共振。这些消音片为粘弹性高阻尼橡胶，例如丁腈橡胶等。从实验的效果看，啸叫声可得到有效抑制。该类产品在宝马、奔驰、奥迪、大众等汽车领域都有应用。

而在一些特殊工况条件下(例如重载卡车或轨道交通领域)，因制动速度高，制动摩擦产生的热量过高，上述高分子阻尼材料(如丁腈橡胶片等)容易发生受热老化失效，难以满足服役要求。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种用于降低制动系统啸叫声的阻尼合金及其制备方法和应用，以增大制动摩擦系统的阻尼特性，降低列车或汽车等运载工具的制动系统高频啸叫声。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于降低制动系统啸叫声的阻尼合金，包括以下质量百分比的原料：Mn 40～70％、Cu 30～60％、Al 0～5％、Fe 0～4％、Si 0～1％、Ni 0～5％和Sn 0～10％，这些原料均为电解金属原料或其他方法制备的纯物质。

进一步地，一种用于降低制动系统啸叫声的阻尼合金，包括以下质量百分比的原料：51.61％、Cu 36.32％、Al 4.4％、Fe 3.22％、Si 0.01％、Ni 1.44％和Sn 3％。

上述用于降低制动系统啸叫声的阻尼合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)装料：将各原料装入真空感应炉中；

(2)熔炼：在氩气保护下，将真空感应炉的功率升至18～22kw，升温速率为0.3～0.5kw/min，将温度升至1300～1400℃，熔炼30～50min；

(3)精炼：对熔炼后的物质进行精炼，精炼温度为950～1000℃，精炼时间为8～12min，然后静置3～5min；

(4)浇铸：将精炼后的物质在功率为8～12kw条件下进行浇铸；

(5)退火及加工：将浇铸后的物质置于800～900℃退火10～12h，然后进行开坯和轧制处理，得到组织和成分均匀的块体合金；

(6)固溶及时效热处理：将块体合金在800～860℃固溶处理1～3h，然后在400～480℃热处理1～5h。

进一步地，步骤(2)中将真空感应炉的功率升至20kw，升温速率为0.4kw/min，将温度升至1350℃，熔炼40min。