本发明专利技术涉及Fe-Cr-Mo基合金阻尼性能和耐蚀性能的改善技术，具体是一种Fe-Cr-Mo-Cu耐蚀高阻尼合金及其制备方法。以Fe-Cr-Mo阻尼合金为基础，添加其他合金元素以提高合金的阻尼性能和耐蚀性能。本发明专利技术经真空熔炼、锻造、热处理等工艺，抑制晶界碳化物析出，有效地减少晶界附近贫铬区，大幅度地提高合金的阻尼性能，同时改善合金的耐蚀性能。本发明专利技术耐蚀高阻尼合金采用真空感应熔炼方法进行熔炼，浇铸后在1100±10℃开锻，终锻温度为900±10℃。热处理工艺：1100±10℃保温15-25min，炉冷至室温。本发明专利技术高阻尼耐蚀合金具有与普通奥氏体不锈钢相当的力学性能、使用温度范围宽、成本低以及加工性能好等优良的综合性能，可作为高阻尼结构材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及Fe-Cr-Mo基合金阻尼性能和耐蚀性能的改善技术，具体是一种 Fe-Cr-Mo-Cu耐蚀高阻尼合金及其制备方法。
技术介绍
随着工业的高度发展，机械部件产生的振动和噪音已严重影响仪器的精密度和设备的使用寿命。在国防和航空航天
内，减振降噪显得十分重要。因此，减少机械振动降低设备噪音已经成为人们日益关注的课题，寻找更有效的减振降噪方法也成了研究方向之一。人们通常采用的减振降噪方法都是根据振动的动力学原理，通过特殊设计或增加构件质量等方法来减小振动能量向周围部件的辐射传播，或者是在振动能量传出前耗散掉。这类方法的缺点非常明显体积大重量大、安装成本高，不能从根本上解决减振降噪问题。而采用高阻尼合金制作振源构件，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，更重要的是高阻尼合金具有很好的力学性能、好的耐蚀性能以及在较高温度环境下仍能保持较好的阻尼性能等优点。在国防、航空航天以及交通运输等行业，高阻尼合金已越来越多地被用作各种结构部件。Fe-Cr-Mo合金不仅具有较高的阻尼性能、较好的力学性等优点，而且该合金在低于400°C仍能保持良好的阻尼性能，使用温度范围较宽，且其阻尼性能不随振动频率变化而变化，作为一种减振降噪的结构材料在工程上得到了应用。Fe-Cr-Mo合金虽然具有一定的阻尼性能，但减振效果有待提高，更重要的是其耐腐蚀性能不理想，限制其作为结构材料的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种阻尼性能高、耐蚀性能好的 ^-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有待提高、耐腐蚀性能不理想等问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是一种耐蚀高阻尼 ^-Cr-Mo-Cu合金，以Fe-Cr-Mo阻尼合金为基础，添加其他合金元素以提高合金的阻尼性能和耐蚀性能，在 ^-Cr-Mo阻尼合金中添加少量的Cu元素 (0. 3-0. 7wt. % )。所述的耐蚀高阻尼Fe-Cr-Mo-Cu合金，合金的各组分及重量百分比为 12-14wt. % Cr,2-3wt. % Μο,Ο. 3-0. 7wt. % Cu，其余为 Fe。所述的耐蚀高阻尼 ^-Cr-Mo-Cu合金，杂质元素的总含量小于0. 02wt. %。本专利技术通过以下制备方法得到根据合金成分配比，取工业纯铁和99. 9wt. %的 Cr、Mo、Cu金属原料，采用真空感应炉熔炼，经过浇铸、锻造后采用适当的热处理制度改善合金的性能，抑制晶界碳化物析出，有效地减少晶界附近贫铬区，不仅明显提高合金的阻尼性能，而且改善了合金的耐蚀性能。本专利技术合金浇铸后，在1100士 10°C开锻，终锻温度为900士 10°C ；锻造后进行热处理，在1100士 10°C下保温15-25min，炉冷至室温。本专利技术合金基体是!^e-Cr-Mo阳尼合金，该合金属于铁磁型阳尼合金，阻尼来源于应力诱导下合金内磁畴壁的不可逆运动，磁畴壁的可动性是影响铁磁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(C^3C6)在晶界析出，Cr23C6的析出会在晶界附近产生贫铬区，从而降低合金的耐蚀性能。此外，晶界碳化物的析出对合金阻尼性能不利。因此，减少晶界Cr23C6的析出不仅对提高耐蚀性能有利，而且有利于提高合金的阻尼性能。为了提高 ^-Cr-Mo减振合金的阻尼性能和耐蚀性能，向Fe-Cr-Mo合金中添加少量的Cu元素，通过调整热处理工艺，适当粗化合金组织，消除合金内应力，并使碳化物在晶内析出，减少晶界碳化物的数量，从而抑制晶界Cr23C6的析出，提高合金的阻尼性能，同时改善耐腐蚀性能。与现有技术相比，本专利技术的优点在于1、本专利技术明显提高了合金的阻尼性能，在应变振幅ε <2Χ10_4下，合金的阻尼性能可提高一倍。本专利技术高阻尼耐蚀合金具有与普通奥氏体不锈钢相当的力学性能、使用温度范围宽、成本低以及加工性能好等优良的综合性能，可作为高阻尼结构材料。2、本专利技术在提高阻尼性能的同时，合金的耐蚀性能也得到较大改善，添加Cu元素后合金的点蚀损失质量分数由37%降到20%。3、本专利技术合金还具有优良的力学性能，在400°C下仍具有较好的阻尼性能，而且不受振动频率的限制，这是除i^e-Cr系阻尼合金以外的阻尼合金所不具备的。4、本专利技术通过在!^e-Cr-Mo阻尼合金中添加少量Cu元素，经一定的热处理制度改善合金的显微组织，不仅提高了合金的阻尼性能，而且改善了合金的耐蚀性能，扩大该合金的应用范围，有望在国防工业的某些特殊领域得到应用。附图说明图1为添加Cu元素前后，Fe-Cr-Mo合金阻尼-应变振幅曲线对比图。图2为添加Cu元素前后，Fe-Cr-Mo合金的点蚀损失质量分数对比图。图3(a)-图3(b)为经高温退火热处理后合金的晶界碳化物扫描电镜(SEM)照片。 其中，图3 (a) Fe-Cr-Mo合金晶界碳化物SEM图(10000X)；图3 (b) Fe-Cr-Mo-Cu合金晶界碳化物SEM图(5000 X)。具体实施例方式采用工业纯铁和99. 9wt. %的高纯金属Cr、Mo、Cu金属为原材料，合金的组成为 13wt. %Cr,2. 5wt. %Mo,0. 5wt. % Cu，其余为！^。采用真空感应炉熔炼合金，具体加工工艺及热处理制度如下采用锻造工艺，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1100士 10°C退火20min随后炉冷，得到完全铁素体组织的Fe-Cr-Mo-Cu 合金。该合金的阻尼性能为0.052( ε = 3.5X 10_5)，是添加Cu之前合金阻尼性能的1倍 (如图1)。合金的点蚀损失质量分数也明显降低，从37%降低到了 20% (如图2)。如图 3 (a) - (b)，从两种合金的晶界SEM结果可以看出，添加Cu元素后合金在晶界析出的碳化物明显减少。晶界碳化物的减少不仅减少贫铬区的产生，提高合金耐腐蚀性能，同时合金磁畴壁的阻碍作用较少，提高了合金的阻尼性能。冶炼工艺操作步骤如下1)首先，将工业纯铁、纯度为99. 9wt. %的Cr、Mo和Cu加入到真空熔炼炉中，严格控制微量元素0、H、N等的含量，待金属全部熔化后浇铸成型，完全凝固，待冷却后开模取出铸件合金。2)去除铸件的冒口区，然后在1100士 10°C开锻，终锻温度为900士 10°C，合金的变形量在60%左右。采用锻造工艺，可以减少铸件中的疏松、气孔、偏析等缺陷，减少对磁畴壁运动的阻碍作用。热处理工艺如下合金随炉升温至1100士 10°C下保温20min，然后随炉冷却至室温。在高温下退火可以有效地去除合金内位错、空位等缺陷，高温下保温一段时间后随炉冷却，可以使Ti元素在晶内充分形成碳化物，以减少碳化物在晶界处的析出。阻尼性能测试如下在TA Q800型动态机械分析仪(DMA)上进行，采用三点弯曲振动模式测量合金阻尼性能(Q—1)随应变振幅(ε )的变化。振动频率为1Hz，测量温度为35°C。点蚀测试步骤如下按照ASTM G48-00-A标准进行，试样尺寸为30mmX8mmX2mm，磨制好的试样放置在恒温23°C的浓度6wt. % FeCl3溶液里浸泡72h，采用电子天平对实验前后试样的质量进行测量，点蚀损本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡小锋，李秀艳，张波，戎利建，李依依，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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