一种改进的铁基阻尼合金和制造方法技术

一种改进的铁基阻尼合金和制造方法，通过在Fe‑Cr‑Mo三元体系阻尼合金的成分基础上增加合金化元素Ni、Al、Ti和Nb，能够成倍提高阻尼性能，并获得更好的冲击韧性，更高的抗拉强度和更大的延伸率，从而满足潜艇和舰船相关部件工况要求，以及作为结构阻尼材料进行推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种改进的铁基阻尼合金和制造方法
本专利技术涉及铁基阻尼合金技术，特别是一种改进的铁基阻尼合金和制造方法，通过在Fe-Cr-Mo三元体系阻尼合金的成分基础上增加合金化元素Ni、Al、Ti和Nb，能够成倍提高阻尼性能，并获得更好的冲击韧性，更高的抗拉强度和更大的延伸率，从而满足潜艇和舰船相关部件工况要求，以及作为结构阻尼材料进行推广应用。
技术介绍
在科技高速发展的今天，减振降噪对于机械设备的高效运行越来越重要。例如飞机发动机叶片、舰船的螺旋桨以及其他机械部件的高速运行，会给整机系统带来有害的振动和噪声，降低了机器零部件使用寿命，甚至使部件损坏和断裂。而噪声还会刺激人体中枢神经和血管系统，危害人体健康，恶化劳动条件。随着军事行动现代化的不断推进，隐蔽身体从而保存自己和消灭敌人的射击原则已经转化为隐蔽运载工具和隐蔽场所。长期以来潜艇的声隐身技术都是大国军事技术竞争焦点之一。因此，减少振动和噪声已成为当今世界各国急待解决的问题之一。减少和消除有害振动或噪音的途径，不仅在于采用合理的机械机构设计方案，还有赖于改善材料的阻尼性能，即选用高阻尼材料，以阻止和降低振动应力峰的传播，从而消除并减少有害振动和噪音的产生。Fe-Cr系阻尼合金具有良好的力学性能、加工性能和耐蚀性能、优异的高温阻尼性能，并且阻尼性能在长时间内保持稳定不变，在很宽的振动频率范围内阻尼性能基本上与振动频率无关，可应用于较高的应力振幅水平，即在不同的振动环境或状态下都能发挥出自身良好的阻尼性能。目前Fe-Cr系阻尼合金主要是一种铁素体不锈钢，合金常温下为单相的铁素体组织，在热处理过程中会发生475℃脆化、σ相析出等问题，当钢中含有Mo时，还会出现χ相，严重危害材料的塑韧性，限制了Fe-Cr系合金作为结构阻尼材料的应用范围。Fe-Cr-Mo阻尼合金中的Cr含量为16wt％左右，Mo含量为2.5wt％左右，余量为Fe。本专利技术人认为，如果在Fe-Cr-Mo三元体系阻尼合金的成分基础上，降低其中Cr的含量和Mo的含量，同时增加合金化元素Ni、Al、Ti和Nb，则有可能改善阻尼性能和其他方面的性能，如冲击韧性，抗拉强度，延伸率等。有鉴于此，本专利技术人完成了本专利技术。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种改进的铁基阻尼合金和制造方法，通过在Fe-Cr-Mo三元体系阻尼合金的成分基础上增加合金化元素Ni、Al、Ti和Nb，能够成倍提高阻尼性能，并获得更好的冲击韧性，更高的抗拉强度和更大的延伸率，从而满足潜艇和舰船相关部件工况要求，以及作为结构阻尼材料进行推广应用。本专利技术技术方案如下：一种改进的铁基阻尼合金，其特征在于，在Fe-Cr-Mo三元体系阻尼合金的成分基础上增加合金化元素Ni、Al、Ti和Nb。所述Cr和Mo的wt％含量之和＝11.4～14.4，所述Ni、Al、Ti和Nb的wt％含量之和＝1.03～3.1，余量为Fe。一种改进的铁基阻尼合金，其特征在于，包括以下化学元素及其wt％含量：铬Cr＝11～13，镍Ni＝0.5～1.5，铝Al＝0.5～1.5，钼Mo＝0.4～1.4，钛Ti+铌Nb＝0.03～0.1且Ti＞0，Nb＞0，余量为Fe及不可避免的杂质。所述不可避免的杂质包括碳C，氮N，硫S，以及磷P，以wt％含量计，C+N≤0.02，S+P≤0.02。所述铁基阻尼合金是通过冶炼、浇铸、锻造和轧制成型后经热处理而制成的具有确定阻尼性能和力学性能的阻尼合金型材。所述冶炼采用真空感应熔炼炉冶炼。所述热处理为1080～1120℃保温1小时后随炉冷却。所述阻尼合金型材的阻尼性能Q-1的峰值＝0.041，所述阻尼合金型材的U型缺口试样的冲击吸收功＝352J，抗拉强度＝417MPa，延伸率＝33.6％。一种改进的铁基阻尼合金制造方法，其特征在于，包括以下步骤：采用真空感应熔炼炉冶炼，经过浇铸、锻造和轧制成型后经热处理而制造出具有确定阻尼性能和力学性能的阻尼合金型材，所述阻尼合金型材具有以下化学元素及其wt％含量：铬Cr＝11～13，镍Ni＝0.5～1.5，铝Al＝0.5～1.5，钼Mo＝0.4～1.4，钛Ti+铌Nb＝0.03～0.1且Ti＞0，Nb＞0，余量为Fe及不可避免的杂质，所述不可避免的杂质包括碳C，氮N，硫S，以及磷P，以wt％含量计，C+N≤0.02，S+P≤0.02，所述热处理为1080～1120℃保温1小时后随炉冷却，所述阻尼合金型材的阻尼性能Q-1的峰值＝0.041，所述阻尼合金型材的U型缺口试样的冲击吸收功＝352J，抗拉强度＝417MPa，延伸率＝33.6％。所述真空感应熔炼炉冶炼所采用原料包括Fe、Cr、Mo、Ni、Al、Ti和Nb，所述Fe为工业纯铁，所述Cr、Mo、Ni、Al、Ti和Nb均为纯度99.9wt％的高纯金属。本专利技术技术效果如下：本专利技术一种改进的铁基阻尼合金和制造方法，在提高阻尼性能的同时，解决现有技术中Fe-Cr系合金存在的韧性急需提高的问题。本专利技术的铁基阻尼合金能够具有确定的阻尼性能和力学性能，例如，阻尼性能Q-1的峰值＝0.041，所述阻尼合金型材的U型缺口试样的冲击吸收功＝352J，抗拉强度＝417MPa，延伸率＝33.6％。本专利技术的铁基阻尼合金能够满足潜艇和舰船相关部件工况要求，以及作为结构阻尼材料进行推广应用。本专利技术与现有技术相比，具有以下特点：1.本专利技术明显改善了Fe-Cr系阻尼合金的冲击韧性，为获得高韧性Fe-Cr系阻尼合金提供了行之有效的低成本工艺方法。2.本专利技术在明显提高了Fe-Cr系阻尼合金的冲击韧性的同时，合金的阻尼性能也非常优异。3.本专利技术通过在Fe-Cr-Mo基阻尼合金中添加少量Al、Ni、Ti、Nb元素，并通过合理的热加工工艺和热处理制度，不仅保证了合金的高阻尼性能且成本相对低廉，更获得了较高的冲击韧性，非常有利于推广应用，有望成为满足潜艇和舰船相关部件工况要求的最佳阻尼合金。附图说明图1为通过实施例制备的本专利技术铁基阻尼合金和对比例中制备的Fe-Cr-Mo基阻尼合金的阻尼性能随应变振幅变化的曲线。图1中横坐标为应变振幅(％)，纵坐标为阻尼性能Q-1，Q-1的值又称内耗值(值越大则阻尼性能越高)，与对数振幅衰减率成正比。居上曲线(实线)属于实施例(本专利技术)，居下曲线(虚线)为对比例(现有技术)。本专利技术实施例的阻尼性能Q-1的峰值＝0.041，对比例的阻尼性能Q-1的峰值＝0.015，实施例合金的阻尼性能是对比例合金的约2.7倍。具体实施方式下面结合实施例和附图(图1)对本专利技术进行说明。图1为通过实施例制备的本专利技术铁基阻尼合金和对比例中制备的Fe-Cr-Mo基阻尼合金的阻尼性能随应变振幅变化的曲线。参考图1，本专利技术实施例的阻尼性能Q-1的峰值＝0.041，对比例的阻尼性能Q-1的峰值＝0.015，实施例合金的阻尼性能是对比例合金的约2.7倍。本专利技术一种改进的铁基阻尼合金，在Fe-Cr-Mo三元体系阻尼合金的成分基础上增加合金化元素Ni、Al、Ti本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的铁基阻尼合金，其特征在于，在Fe-Cr-Mo三元体系阻尼合金的成分基础上增加合金化元素Ni、Al、Ti和Nb。/n

【技术特征摘要】
1.一种改进的铁基阻尼合金，其特征在于，在Fe-Cr-Mo三元体系阻尼合金的成分基础上增加合金化元素Ni、Al、Ti和Nb。


2.根据权利要求1所述的一种改进的铁基阻尼合金，其特征在于，所述Cr和Mo的wt％含量之和＝11.4～14.4，所述Ni、Al、Ti和Nb的wt％含量之和＝1.03～3.1，余量为Fe。


3.一种改进的铁基阻尼合金，其特征在于，包括以下化学元素及其wt％含量：铬Cr＝11～13，镍Ni＝0.5～1.5，铝Al＝0.5～1.5，钼Mo＝0.4～1.4，钛Ti+铌Nb＝0.03～0.1且Ti＞0，Nb＞0，余量为Fe及不可避免的杂质。


4.根据权利要求3所述的一种改进的铁基阻尼合金，其特征在于，所述不可避免的杂质包括碳C，氮N，硫S，以及磷P，以wt％含量计，C+N≤0.02，S+P≤0.02。


5.根据权利要求3所述的一种改进的铁基阻尼合金，其特征在于，所述铁基阻尼合金是通过冶炼、浇铸、锻造和轧制成型后经热处理而制成的具有确定阻尼性能和力学性能的阻尼合金型材。


6.根据权利要求5所述的一种改进的铁基阻尼合金，其特征在于，所述冶炼采用真空感应熔炼炉冶炼。


7.根据权利要求5所述的一种改进的铁基阻尼合金，其特征在于，所述热处理为1080～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐京，胡春东，刘腾轼，赵彦，董瀚，
申请(专利权)人：上大新材料泰州研究院有限公司，上海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32