[發明專利]一種高阻尼Mn-Fe基減振合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201410192933.5
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103966529A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 劉亞軍;曹賀全;曹帥;郭強
• 申請（專利權）人: 曹帥
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C33/04;C21D6/00
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所 44229
• 代理人: 姜若天

技術領域

本發明涉及一種合金材料，具體地說，涉及一種高阻尼Mn-Fe基減振合金及其制備方法。

背景技術

隨著科學技術的迅速發展和現代工業自動化程度的提高, 汽車和機械等產品越來越趨于高速化和大功率化。隨之而來的振動和噪音已經成為一個不可忽視的國際難題。阻尼合金材料是一種功能性合金材料, 通過內部的阻尼機制可以有效地將機械能轉換成熱能而耗散掉。具有良好的強韌性, 且在較大溫度和頻率范圍內呈現優異的阻尼性能的高阻尼合金材料有著很大的市場需求量和廣闊的應用范圍。Fe基減振合金是阻尼合金系列中重要的一類, 由于具有高的阻尼系數, 良好的力學性能等特點, 有望在眾多工程領域獲得大規模應用。合金材料的阻尼性能一般而言隨著力學性能的升高而降低。隨著Fe基高阻尼合金應用領域的進一步拓展, 解決阻尼力學性能和減振性能之間的矛盾, 開發具有高強韌性和高阻尼特定的Fe基合金材料, 是一個非常重要而亟待解決的工程問題。

現有的Fe基合金中, 經過添加Mn后熔煉和熱處理, 合金的比阻尼性能(SDC)可以達到30%, 屈服強度 350Mpa, 抗拉強度 700MPa, 延伸率38%。隨著現代工業和交通運輸的迅速發展, 振動和噪音問題變得更加突出。無論是國防工業還是民用工業對減振性能和相關材料提出了更高的要求。獲得更高阻尼性能(SDC>35%)的Fe基合金材料, 并同時維持足夠的強度(抗拉強度>700MPa)是目前亟待解決的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種高阻尼Mn-Fe基減振合金及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種Mn-Fe基減振合金，由如下重量百分數的組分組成：

Mn 10-20%, Al 1-5%, Ni 1-5%, Zn 1-5%, Cr: 3-5%, Si: 1-3%，余量為Fe。

上述Mn-Fe基減振合金的制備方法，包括如下步驟：

(1) 合金熔煉: 按照比例將各組分混合, 并采用氬氣保護的感應熔煉爐熔煉，在熔化狀態下保溫10分鐘進行均勻化后進行合金澆鑄；

(2) 合金鑄造后, 在1100-1200℃進行均勻化處理24個小時, 之后在900-1150℃之間進行鍛造, 中間退火溫度為1000℃；

(3) 鍛件經過1000℃固溶處理后水淬。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明采用材料學技術來進行合金化, 提高材料的力學和減振性能。采用新穎而高效的熱處理方法也可以進一步優化材料的阻尼性能。本發明設計的Fe基減振合金以及熱處理工藝, 所得材料的比阻尼性能可以達到35%以上, 屈服強度>400Mpa, 抗拉強度>750MPa, 延伸率>30%。通過合金元素的優化以及相應的熱處理工藝, 能夠優化合金組織, 提高材料的強度, 耐磨性, 耐腐蝕性和內耗值。此外, 合金材料還具備良好的加工性能, 耐高溫性能。經過合理的設計后可以有效地降低振動和噪聲。

具體實施方式

實施例1:

一種Mn-Fe基減振合金, 其組分的重量百分比為: Mn 12%, Al 2%, Ni 1%, Zn 3%, Cr 5%, Si 2%, 其余為Fe，各組分之和100%。待熔煉材料放入真空感應爐內, 抽真空后采用氬氣保護進行熔煉。將合金液保溫10分鐘后即可澆鑄。合金鑄造后, 在1100度進行均勻化處理24個小時, 之后在900℃進行鍛造, 中間退火溫度為1000℃。鍛件經過1000度固溶處理后水淬。所得材料的比阻尼性能(SDC)可以達到35%, 屈服強度 420Mpa, 抗拉強度 760MPa, 延伸率36%。

實施例2:

一種Mn-Fe基減振合金, 其組分的重量百分比為: Mn 16%, Al 1%, Ni 2%, Zn 2%, Cr 4%, Si 1%, 其余為Fe，各組分之和100%。待熔煉材料放入真空感應爐內, 抽真空后采用氬氣保護進行熔煉。將合金液保溫10分鐘后即可澆鑄。合金鑄造后, 在1150度進行均勻化處理24個小時, 之后在950℃進行鍛造, 中間退火溫度為1000℃。鍛件經過1000℃固溶處理后水淬。所得材料的比阻尼性能(SDC)可以達到38%, 屈服強度 430Mpa, 抗拉強度 740MPa, 延伸率38%。