一种高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及减振合金，具体说就是一种高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金及其制备方法。按质量百分数计，该减振合金的成分为：Cr 14.5～17.0、Mo 2.3～2.7、Cu 0.45～1.10、C<0.010、S≤0.010、P≤0.010，Fe余量。采用真空感应炉熔炼，铸锭经锻造后，热轧成型，最后进行退火热处理。采用的热处理方法为：850～1050℃保温1h，冷却方法为空冷。热处理后的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金阻尼性能最大值为0.035～0.050(Q-1值：品质因数的倒数)，拉伸强度为430～480MPa，延伸率约为35％，常温夏比V口冲击功约为350J。与Fe-Cr-Mo减振合金相比，本发明专利技术高强度高阻尼Fe-Cr-Mo-Cu减振合金的强度、韧性和阻尼性能均得到一定程度的提高，尤其是阻尼性能提高明显。由于其使用温度范围宽，不受频率影响，成本低，作为高阻尼的结构材料将得到广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金及其制备方法
：本专利技术涉及减振合金，具体说就是一种高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金及其制备方法。
技术介绍
：随着社会的进步和工业的高度发展，振动和噪音问题已引起人们的高度重视。振动和噪音不仅影响影响仪器的精密度和设备的使用寿命，同时也恶化了环境，尤其在国防和航空航天
内，减振降噪显得十分重要。因此，寻找有效的减振降噪方法成了人们研究重要方向，其中采用减振合金作为结构件直接使用，不仅不增加结构本身重量，而且能起到很好的减震降噪效果。Fe-Cr系减振合金研究较早，其阻尼性能和力学性能较好，而且该合金的使用温度范围较宽(在低于400℃仍能保持良好的阻尼性能)，且其阻尼性能不受振动频率的影响，可作为一种减振降噪的结构材料在工程上应用。而Fe-Cr-Mo减振合金是FeCr系的一个典型代表，因Mo的添加进一步提高了合金的耐蚀性能。但为了使Fe-Cr-Mo减振合金具有更好的应用，仍需提高阻尼性能，并获得足够的强度富余。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金及其制备方法，解决现有技术中Fe-Cr-Mo合金存在的减振效果和强度水平有待提高等问题。本专利技术的技术方案是：一种高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金，按质量百分数计，该减振合金的成分为：Cr14.5～17.0、Mo2.3～2.7、Cu0.45～1.10、C<0.010、S≤0.010、P≤0.010，Fe余量。所述的高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金的制备方法，采用真空感应炉熔炼，合金浇铸后，经锻造、热轧成型。所述的高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金的制备方法，热轧成型后采用高温退火处理，采用的热处理方法：780～1150℃保温0.5～2h，空冷、炉冷或水淬。所述的高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金的制备方法，优选的热处理方法：850～1050℃保温1h，冷却方法为空冷。所述的高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金的制备方法，热处理后阻尼性能为0.020～0.050，拉伸强度为400～500MPa，延伸率30～40％，常温夏比V口冲击功为300～400J。所述的高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金的制备方法，优选的，热处理后阻尼性能为0.035～0.050，拉伸强度为430～480MPa，延伸率34～36％，常温夏比V口冲击功为350～360J。本专利技术的设计思想是：本专利技术合金属于铁磁型减振合金，阻尼来源于应力诱导下磁畴壁的不可逆运动，磁畴壁的可动性是影响合金阻尼性能的关键。Fe-Cr-Mo合金在高温退火过程中往往导致富Cr碳化物(Cr23C6)在晶界析出，不仅阻碍畴壁移动降低阻尼性能，同时会降低合金的耐蚀性能。因此，需要严格控制合金钢中的C含量，减少碳化物的析出。而较粗大的晶粒尺寸对阻尼性能有利，Cu的添加会起到“净化”晶界作用，有利于提高合金的阻尼性能。而Cu的添加又会起到一定的固溶强化和弥散析出强化的作用，对合金的强度也有帮助。此外，少量的添加Cu元素对Fe-Cr-Mo减振合金的耐蚀性能也有利。与现有Fe-Cr-Mo减振合金相比，本专利技术的优点及有益效果在于：1、本专利技术合金的阻尼性能较大程度的提高。如经1000℃保温1h后空冷后，Fe-Cr-Mo合金的最大阻尼性能为0.029，而添加0.5％Cu的合金为0.043，添加1.0％Cu的合金提高到0.050。2、本专利技术合金的力学性能随Cu加入有不同程度的提高。如：经1000℃保温1h后空冷后，添加0.5％Cu和1.0％Cu的合金抗拉强度分别为436、477MPa，而Fe-Cr-Mo合金抗拉强度为401MPa。此外，冲击韧性也有提高。3、与Fe-Cr-Mo减振合金相比，本专利技术合金的成本、加工性能、热处理等各方面均相同，但少量添加Cu即可提高阻尼性能、力学性能，有利于扩大该合金的应用范围。附图说明：图1为添加不同Cu的Fe-Cr-Mo减振合金，经1000℃保温1h后空冷的阻尼性能对比(0Cu、0.25Cu、0.5Cu和1.0Cu是指分别添加0％、0.25wt％、0.5wt％和1.0wt％Cu的Fe-Cr-Mo减振合金)。具体实施方式：在具体实施方式中，本专利技术高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金成分的质量百分数(wt.％)为：Cr14.5～17.0、Mo2.3～2.7、Cu0.15～1.50(优选为0.45～1.10)、C<0.010、S≤0.010、P≤0.010，Fe余量。根据合金成分配比，采用工业纯铁和99.9wt.％的高纯金属Cr、Mo、Cu金属为原材料，采用真空感应炉熔炼合金，实施例Fe-Cr-Mo系减振合金的成分如表1所示。经过浇铸、锻造后热轧成型，然后采用高温退火处理，其具体加工工艺及热处理制度如下：采用锻造和热轧成型工艺，减少合金中的疏松、气孔、偏析等缺陷，以减少对磁畴壁运动的阻碍。经过780～1150℃保温0.5～2h，随后空冷(或炉冷、水淬)，得到完全铁素体组织的Fe-Cr-Mo系合金。其中，热处理后阻尼性能为0.020～0.050(Q-1值：品质因数的倒数)，拉伸强度为400～500MPa，屈服强度280～410MPa，延伸率30～40％，常温夏比V口冲击功为300～400J。优选的，热处理后阻尼性能为0.035～0.050(Q-1值：品质因数的倒数)，拉伸强度为430～480MPa，屈服强度320～380MPa，延伸率34～36％，常温夏比V口冲击功为350～360J。下面的实施例将对本专利技术予以进一步的说明，但并不因此而限制本专利技术。表1本专利技术实施例Fe-Cr-Mo系减振合金的化学成分(wt.％)CrMoCuSPCFe成分115.72.540.0110.00200.00700.0080Bal.成分215.82.560.270.00100.00600.0050Bal.成分315.82.510.510.00100.00600.0050Bal.成分415.92.521.010.00150.00600.0060Bal.成分515.62.551.500.00170.00650.0070Bal.对实施例减振合金一共进行了33例热处理试验，各例的热处理制度如表2所示。阻尼性能测试在TAQ800型动态机械分析仪(DMA)上进行，测量合金阻尼性能(Q-1，品质因数的倒数)随应变振幅(ε)的变化，振动频率为1Hz，测量温度为30℃。对热处理后的实施例减振合金进行力学性能测试，采用CharpyV型缺口标准试样进行常温冲击功测量，拉伸性能根据GB-T-228-2002进行取样、测试。各热处理制度下减振合金的阻尼性能测试结果如表2所示(部分阻尼曲线如图1所示)。从试验例结果可看出，合金成分和热处理制度对本专利技术减振合金的阻尼性能影响大，如未加Cu的Fe-Cr-Mo合金阻尼性能最高不超过0.03(如实施例2)，而Cu含量为1.5％时合金的阻尼性能也不高，均低于0.031(如实施例30)。而热处理温度偏高、偏低均不利于阻尼性能，如800℃、1100℃下减振合金的阻尼性能均不高于0.035(如实施例8和实施例18)，而炉冷和水冷处理后的合金阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度高阻尼的Fe‑Cr‑Mo‑Cu减振合金，其特征在于，按质量百分数计，该减振合金的成分为：Cr 14.5～17.0、Mo 2.3～2.7、Cu 0.45～1.10、C<0.010、S≤0.010、P≤0.010，Fe余量。

【技术特征摘要】
1.一种高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金，其特征在于，按质量百分数计，该减振合金的成分为：Cr14.5～17.0、Mo2.3～2.7、Cu0.45～1.10、C<0.010、S≤0.010、P≤0.010，Fe余量；热处理后阻尼性能为0.020～0.050，拉伸强度为400～500MPa，延伸率30～40%，常温夏比V口冲击功为300～400J。2.一种权利要求1所述的高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金的制备方法，其特征在于：采用真空感应炉熔炼，合金浇铸后，经锻造、热轧成型。3.按照权利要求2所述的高强度高阻尼的Fe-Cr-Mo-Cu减振合金的制备方法，其特征在于：热轧成型后采用高温退火处理，采用的热处理方法：78...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小锋，闫德胜，戎利建，韩仲景，姜海昌，赵明久，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21