CN107574383B - 一种高阻尼铁基合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高阻尼铁基合金及其制备方法。该高阻尼铁基合金由以下重量百分数的组分组成：Zr 4‑9％、Sn 1‑4％、Mo 0.5‑3％、Ni 6‑10％、Nb 0.2‑3％、Al 4‑9％、余量为Fe。本发明高阻尼铁基合金具有优良的阻尼性能，SDC值为31‑42％，力学性能良好；且经过热处理后，材料抗拉强度可以达到780‑890MPa，屈服强度375‑465MPa，延伸率24‑33％；该高阻尼铁基合金方法制备过程简单、用时短，可进行工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体而言，涉及一种高阻尼铁基合金配方及其制备方法。
背景技术
现代科技的发展带来机械设备功率及运转速度的提高，但是会引发严重的振动、噪声问题，降低仪器仪表精度及减少机械设备的使用寿命。因此机械的振动和噪声水平已成为机械产品在市场竞争中应考虑的重要因素。
依靠传统的减震降噪对策已无法满足人们对设备振动和噪声的控制要求，故近年来，人们开始重视从振源入手来减轻或防止振动和噪声，希望通过采用具有减振降噪功能的金属材料制造相应的机械构件来达到目的。因而新型功能材料-阻尼合金应运而生。
阻尼合金是指具有结构材料应有的强度并能通过自身消耗把振动能较快转变为热能消耗掉的合金，由于阻尼合金直接从振源入手，与传统的减振降噪对策相比，具有工艺简便、成本低、适用范围广及技术先进、效果好等优点。
在众多类阻尼合金中，铁基阻尼合金具有使用温度范围宽、力学性能、阻尼性能好，间隔低廉等优点，现有铁基阻尼合金种类较少，例如专利CN106756595公开了一种成分中含有Cr、Si、Al、Hf、Cu、B、Sn、Co的铁基阻尼合金，其SDC值可达30-34，且具有良好的力学性能。专利CN103966506公开了一种成分中含有Zr、Al、Mn、Zn、Si、Hf的铁基减振合金，其SDC值大于30％。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻尼性能优良，兼具良好力学性能的高阻尼铁基合金及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明人通过大量试验研究并不懈努力，最终获得如下技术方案：一种高阻尼铁基合金，由以下重量百分数的组分组成：
进一步优选地，本发明所述高阻尼铁基合金，由以下重量百分数的组分组成：
进一步优选地，本发明所述所述高阻尼铁基合金，由以下重量百分数的组分组成：
本发明还提供了上述高阻尼铁基合金的制备方法，具体过程如下所示，称取原料，混合后放入真空感应炉中，抽真空后在氩气保护气氛下，进行感应熔化，将温度加热至1550-1680℃，形成合金溶液，并利用电磁效应进行搅拌，之后迅速升温至1600-1700℃下保温8-12min，最后进行浇注，形成合金铸锭。
优选地，所述抽真空时真空度≤3×10-2Pa。
优选地，所述搅拌时间为10-15min。
进一步优选地，所述合金铸锭经过真空固溶处理，固溶处理温度为980-1250℃，处理时间8-12h。
进一步优选地，所述合金铸锭进行真空固溶处理后还经过真空时效处理，真空时效处理温度为540-670℃，处理时间3-5h。
本发明相对于现有技术，具有如下技术效果：
(1)本发明高阻尼铁基合金具有优良的阻尼性能，SDC值为31-42％，同时材料抗拉强度达到580MPa以上，屈服强度达到210MPa以上，延伸率大于19％；
(2)本发明得到的高阻尼铁基合金经过热处理后，其阻尼性能良好，同时其力学性能得到显著提高，材料抗拉强度为780-890MPa，屈服强度375-465MPa，延伸率24-33％；
(3)该高阻尼铁基合金可用于制造具有积极显著的减震结构件，且制备过程简单、用时短，可进行工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。另外，实施例中未注明具体技术操作步骤或条件者，均按照本领域内的文献所描述的一般技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
按照表1所述合金成分进行选料，
表1试验合金涉及成分表(wt％)
制备过程如下：
按照表1比例称取原料，混合后放入真空感应炉中，抽真空，真空度为3×10-2Pa，充入氩气，在氩气保护气氛下，进行感应熔化，将温度升高至1600℃，原料形成合金溶液，利用电磁效应进行搅拌，搅拌时间10min，之后迅速升温至1650℃下保温10min，最后进行浇注，形成合金铸锭。
在合金铸锭上切取合金试样，采用DMA Q800动态机械分析仪测试上述合金的阻尼性能，频率为1Hz，应变振幅0.2％，并检测合金的室温力学性能，结果如表2所示。
表2材料比阻尼值及相关力学性能
由上表可知，第3、4、5组不但材料的比阻尼值远高于其它组，且力学性能较其它组也有较大提高。
实施例2
高阻尼铁基合金按照下述过程进行制备：
步骤一：按照表3中各元素含量称取原料并混合均匀后加入到真空感应炉中，抽真空至3×10-2Pa，充入氩气，在氩气保护气氛下，进行感应熔化，将温度升高至1550℃，原料形成合金溶液，利用电磁效应进行搅拌，搅拌时间10min，之后迅速升温至1600℃下保温8min，最后进行浇注，形成合金铸锭；
步骤二：步骤一得到的合金铸锭进行真空固溶处理，处理温度为980℃，处理时间9h；
步骤三：步骤二处理后合金铸锭进行真空时效处理，处理温度540℃，处理时间4h。
实施例3
高阻尼铁基合金按照下述过程进行制备：
步骤一：按照表3中各元素含量称取原料并混合均匀后加入到真空感应炉中，抽真空至3×10-2Pa，充入氩气，在氩气保护气氛下，进行感应熔化，将温度升高至1680℃，原料形成合金溶液，利用电磁效应进行搅拌，搅拌时间15min，之后迅速升温至1700℃下保温10min，最后进行浇注，形成合金铸锭；
步骤二：步骤一得到的合金铸锭进行真空固溶处理，处理温度为1250℃，处理时间10h；
步骤三：步骤二处理后合金铸锭进行真空时效处理，处理温度670℃，处理时间3h。
实施例4
高阻尼铁基合金按照下述过程进行制备：
步骤一：按照表3中各元素含量称取原料并混合均匀后加入到真空感应炉中，抽真空至3×10-2Pa，充入氩气，在氩气保护气氛下，进行感应熔化，将温度升高至1600℃，原料形成合金溶液，利用电磁效应进行搅拌，搅拌时间12min，之后迅速升温至1650℃下保温12min，最后进行浇注，形成合金铸锭；
步骤二：步骤一得到的合金铸锭进行真空固溶处理，处理温度为1150℃，处理时间10h；
步骤三：步骤二处理后合金铸锭进行真空时效处理，处理温度600℃，处理时间5h。
实施例5
高阻尼铁基合金按照下述过程进行制备：
步骤一：按照表3中各元素含量称取原料并混合均匀后加入到真空感应炉中，抽真空至3×10-2Pa，充入氩气，在氩气保护气氛下，进行感应熔化，将温度升高至1650℃，原料形成合金溶液，利用电磁效应进行搅拌，搅拌时间10min，之后迅速升温至1600℃下保温12min，最后进行浇注，形成合金铸锭；
步骤二：步骤一得到的合金铸锭进行真空固溶处理，处理温度为1100℃，处理时间10h；
步骤三：步骤二处理后合金铸锭进行真空时效处理，处理温度650℃，处理时间3h。
实施例6
高阻尼铁基合金按照下述过程进行制备：
步骤一：按照表3中各元素含量称取原料并混合均匀后加入到真空感应炉中，抽真空至3×10-2Pa，充入氩气，在氩气保护气氛下，进行感应熔化，将温度升高至1580℃，原料形成合金溶液，利用电磁效应进行搅拌，搅拌时间15min，之后迅速升温至1660℃下保温12min，最后进行浇注，形成合金铸锭；
步骤二：步骤一得到的合金铸锭进行真空固溶处理，处理温度为1000℃，处理时间9h；
步骤三：步骤二处理后合金铸锭进行真空时效处理，处理温度550℃，处理时间5h。
实施例7
对实施例2-5得到的铁基阻尼合金进行阻尼性能及室温力学性能测试，结果如表4所示。
表3高阻尼铁基合金成分表(wt％)
表4高阻尼铁基合阻尼性能及力学性能结果
Claims (5)
1.一种高阻尼铁基合金，其特征在于由以下重量百分数的组分组成：
Zr 4-9%；
Sn 1-4%；
Mo 0.5-3%；
Ni 6-10%；
Nb 0.2-3%；
Al 4-9%；
Fe 余量；
所述合金按照如下过程制备：按比例称取原料，混合后放入真空感应炉中，抽真空后在氩气保护气氛下，进行感应熔化，将温度升高至1550-1680℃，形成合金溶液，并利用电磁效应进行搅拌，之后迅速升温至1600-1700℃下保温8-12min，最后进行浇注，形成合金铸锭；
所述合金铸锭经过真空固溶处理，固溶处理温度为980-1250℃，处理时间8-12h；
所述合金铸锭进行真空固溶处理后还经过真空时效处理，真空时效处理温度为540-670℃，处理时间3-5h。
2.根据权利要求1所述高阻尼铁基合金，其特征在于由以下重量百分数的组分组成：
Zr 5-7%；
Sn 2.8-3.5%；
Mo 2.0-2.4%；
Ni 7-8.5%；
Nb 0.8-2.0%；
Al 5-7%；
Fe 余量。
3.根据权利要求2所述高阻尼铁基合金，其特征在于由以下重量百分数的组分组成：
Zr 6.2%；
Sn 3.0%；
Mo 2.2%；
Ni 8.0%；
Nb 1.4%；
Al 6%；
Fe 余量。
4.根据权利要求1所述高阻尼铁基合金的制备方法，其特征在于：所述抽真空时真空度≤3×10-2Pa。
5.根据权利要求1所述高阻尼铁基合金的制备方法，其特征在于：所述搅拌的时间为10-15min。
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