高阻尼铜合金

高阻尼铜合金(high damping copper alloy)

具有较高减振降噪功能的铜合金。一个自由振动的固体，在与外界隔绝和真空的条件下，其振动振幅会逐渐衰减，直至静止，这就是固体的阻尼特性。高阻尼合金则是由于合金内部特有的组织结构，具有将振动机械能转化为热能的本领。工程上常用比阻尼S•D•C来表示材料阻尼本领的大小，其计算公式为

式中S•D•C为英文specIfic damping capacity (比阻尼)的缩写，Wn和Wn+1为相邻两个振动的振幅。

锰铜合金、铜锌铝和铜铝镍合金为人们研究较多的高阻尼铜合金，其减振降噪功能与合金内部马氏体相内的微孪晶结构相关。但目前已投入实际应用的仅为锰铜合金。高锰(Mn≥75％)合金，其马氏体相变温度坛在室温以上，马氏体组织较稳定，合金具有较高的比阻尼。但在制备工艺、耐蚀性等方面存在一系列的问题。20世纪70～80年代，美、英、前苏联等国在中锰(40％～60％Mn)合金的研究和开发上取得了一定的进展。中锰合金的马氏体相变点在室温以下，但采用淬火(800℃)和时效(400～450℃)热处理来培养合金内部一定数量的富锰区域，由富锰区完成马氏体相变和反铁磁性转变，该相结构保证合金的阻尼特性。而合金内部与富锰区并存的是一定数量的贫锰区，该组织保证了合金的加工与焊接工艺性能。科学工作者还在锰铜二元合金基础上添加适量的铝、铬、铁和镍等元素，进一步稳定合金的马氏体相并提高其耐蚀性能。国际上有两种商业牌号的高阻尼锰铜合金，有英国开发的铸造型SONOSTON，已试用于潜艇螺旋桨；美国开发的变形INCRAMuTE，可用于电机机壳、基座、齿轮构件、船舱隔板等需要减振的构件。90年代中国研究开发出主成分介于INCRAMUTE和SONOSTON之间的阻尼锰铜合金，除其力学性能和阻尼系数达到国际现行合金外，其阻尼特性具有更好的长时稳定性，适用于制造需要减振降噪的船舶电动机座、矿山机械、冶金厂传输履带等。SONOSTON和IINCRAMuTE的标定成分，主要性能和用途见表。