一种高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法技术

本发明专利技术涉及阻尼合金领域，具体说就是一种高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法。采用真空感应炉熔炼，经锻造、热轧成型获得均匀的基体组织；热轧成型后的板材采用高温退火处理，消除合金内应力、减少位错密度，以获得高阻尼性能，退火温度为900～1100℃，保温时间为0.5～2h，随后空冷至室温；随后对退火后的合金进行时效热处理，时效热处理温度为450～700℃，保温时间0.5～4h，随后水冷处理。本发明专利技术高强度、高阻尼FeCrMoCu合金具有优良的综合性能，在具有一定阻尼性能的前提下，其强度达到较高水平，克服了FeCrMo和退火态FeCrMoCu合金强度低的问题，将有助于该合金的推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法
：本专利技术涉及阻尼合金领域，具体说就是一种高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法。
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。采用高阻尼材料制作振源构件，不会增加构件本身的质量但强度不减，同时还具有很好的减振降噪效果。与橡胶、高分子聚合物和塑料等相比，阻尼合金具有较好的力学性能和一定的抗腐蚀性能，在较高温度下也能保持较好的阻尼性能。因此，高阻尼合金已经越来越多地在航空航天、交通运输等许多行业广泛引起关注。FeCrMo系阻尼合金因具有较高的阻尼性能、力学性能和耐腐蚀性能，而且其使用温度范围较宽，因此具有较好的应用前景。然而FeCrMo合金为了获得高阻尼性能，需要经过高温退火处理，造成了晶粒粗大、合金强度大幅度下降的问题，影响了作为结构件使用的安全性。为了提高合金的强度，有研究在该合金中引入少量Cu，制备的FeCrMoCu四元合金阻尼性能不受影响，但强度获得一定提升。然而，该四元合金的强度余量仍显不足。在实际应用过程中，合金材料具有足够高强度是保证安全使用的前提，在此基础上合金如果仍有一定的阻尼性能，则该合金会具有较好的工程应用价值。
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FeCrMoCu合金的制备方法，解决现有FeCrMoCu合金存在的强度水平有待提高的问题。本专利技术的技术方案是：一种高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法，采用真空感应炉熔炼，经锻造、热轧成型获得均匀的基体组织；热轧成型后的板材采用高温退火处理，消除合金内应力、减少位错密度，以获得高阻尼性能，退火温度为900～1100℃，保温时间为0.5～2h，随后空冷至室温；随后对退火后的合金进行时效热处理，时效热处理温度为450～700℃，保温时间0.5～4h，随后水冷处理。所述的高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法，按质量百分比计，高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的成分为在Fe-16Cr-2.5Mo合金中添加1.0％的Cu，即Fe-16Cr-2.5Mo-1.0Cu合金。所述的高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法，热处理后合金的阻尼性能Q-1为0.024～0.041，拉伸强度为480～665MPa，延伸率30～40％，常温夏比V口冲击功为200～360J。所述的高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法，优选的热处理工艺为：①退火温度为1000℃，保温时间为1h后空冷至室温；②时效热处理温度为550℃，保温时间2h后水冷。所述的高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法，经优选热处理工艺处理后的FeCrMoCu合金性能如下：阻尼性能Q-1为0.030，拉伸强度为621MPa，延伸率32％，常温夏比V口冲击功为203J。所述的高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法，锻造工艺为1000～1050℃保温1～2h后开锻，终锻温度>800℃；热轧工艺为1000～1050℃保温0.5～1h后开轧。本专利技术的设计思想是：本专利技术将适量的Cu加入FeCrMo阻尼合金，经高温退火后Cu主要固溶在基体内，不发生析出。通常，Cu在合金钢中主要是通过Cu相的弥散析出，利用析出强化以提高合金钢的强度。本专利技术将利用时效处理，析出一定数量的Cu纳米相，以利用Cu的析出强化，进一步提高合金钢的强度。因Cu析出相是一种软相，其对塑韧性的影响较低，所以合金仍具有较好的延伸率和冲击功。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。Cu的纳米析出将会对合金的磁畴壁起阻碍作用，对阻尼性能是不利的。但通过控制Cu的析出数量，合金的阻尼性能虽然会下降，但仍会有较高的阻尼性能，能够满足工程应用的需求。本专利技术的优点及有益效果是：本专利技术提出的一种高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法，实现了FeCrMo系合金在具有一定阻尼性能的同时，具有较高的强度的目的，能够满足作为结构件的强度、阻尼性能要求。时效处理可以使固溶在基体中的Cu发生析出，随着时效温度的提高，Cu的析出数量逐渐增多，随着析出相尺寸的长大，其数量随后又逐渐减小，因此在时效处理过程中存在一个峰值时效，峰值时效温度大约在600℃。在阻尼性能波动不大的情况下，峰值时效处理可以获得最高的强度。附图说明：图1为550℃时效态FeCrMoCu合金(Cu加入量为1wt％)的透射照片。图2为退火态FeCrMo、退火态FeCrMoCu合金(Cu加入量为1wt％)和时效态FeCrMoCu合金(Cu加入量为1wt％)的阻尼性能对比。图3为FeCrMoCu合金(Cu加入量为1wt％)布氏硬度随时效温度的变化曲线图。具体实施方式：在具体实施方式中，所述高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的成分(质量百分数)为在Fe-16Cr-2.5Mo合金中添加1.0％的Cu，即Fe-16Cr-2.5Mo-1.0Cu合金，其制备工艺为：真空感应炉熔炼→锻造→热轧→退火热处理→时效处理。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-16Cr-2.5Mo-1.0Cu合金的实际成分为：Cr15.92、Mo2.52、Cu1.01、C0.006、S0.002、P0.006、O0.0025、N0.0028，Fe余量。经过浇铸、锻造后热轧成板，然后采用高温退火处理加时效处理，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900～1100℃保温0.5～2h，随后空冷；然后对退火后的合金进行时效处理，时效制度为450～700℃保温0.5～4h。最后得到完全铁素体组织的Fe-16Cr-2.5Mo-1.0Cu合金，其中Cu以析出相和固溶的形式同时存在。热处理后阻尼性能最大值为0.024～0.041，拉伸强度为480～665MPa，延伸率为30～40％，冲击功为200～360J。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。对实施例合金一共进行了16例热处理试验，如表1所示。其中前9例试验采用的是正交试验研究四个试验参数对阻尼性能的影响，后7例热处理试验主要研究在1000℃高温退火后，时效温度对阻尼性能和力学性能的影响。阻尼性能测试在TAQ800型动态机械分析仪(DMA)上进行，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/T228进行取样、测试。各热处理制度下合金的阻尼性能如表1所示。由表1可见，4个试验参数中对阻尼性能最大的是时效温度。在较低的时效温度(400℃)时，Cu未析出，因此合金的阻尼性能较高；而随着时效温度的提高，Cu开始析出，如550℃时，合金的阻尼性能明显下降。在1000℃高温退火后的不同时效试验结果也表明，Cu的析出对阻尼性能影响最大。图1所示550℃时效处理后Cu发生析出的TEM照片。图2所示为退火态FeCrMo、FeCrMoCu与时效态FeCrMo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法，其特征在于，采用真空感应炉熔炼，经锻造、热轧成型获得均匀的基体组织；热轧成型后的板材采用高温退火处理，消除合金内应力、减少位错密度，以获得高阻尼性能，退火温度为900～1100℃，保温时间为0.5～2h，随后空冷至室温；随后对退火后的合金进行时效热处理，时效热处理温度为450～700℃，保温时间0.5～4h，随后水冷处理。

【技术特征摘要】
1.一种高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法，其特征在于，采用真空感应炉熔炼，经锻造、热轧成型获得均匀的基体组织；热轧成型后的板材采用高温退火处理，消除合金内应力、减少位错密度，以获得高阻尼性能，退火温度为900～1100℃，保温时间为0.5～2h，随后空冷至室温；随后对退火后的合金进行时效热处理，时效热处理温度为450～700℃，保温时间0.5～4h，随后水冷处理。2.按照权利要求1所述的高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的成分为在Fe-16Cr-2.5Mo合金中添加1.0％的Cu，即Fe-16Cr-2.5Mo-1.0Cu合金。3.按照权利要求1或2所述的高强度、高阻尼FeCrMoCu合金的制备方法，其特征在于，热处理后合金的阻尼性能Q-1为0.024～0.04...

【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