[发明专利]一种具有高阻尼特性的铁基减振合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金材料，具体地说，涉及一种具有高阻尼特性的铁基减振合金及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的迅速发展, 机械设备和兵器等向着高效, 高速和自动化等方向发展, 由振动和噪音引起的疲劳断裂问题也日益突出。振动和噪音会严重影响机械部件运行的稳定性和可靠性, 严重时会导致灾难性后果。高阻尼合金可以通过材料内部的阻尼机制来吸收外部振动的能量, 并将这些机械能转换成热能而耗散掉。在机电产品的适当部位能达到减振和降噪的功效。减振合金能够直接从噪声源制造材料本身入手来有效解决振动和噪音问题。具有成本低, 实用范围广和效率高等特点。作为一种减振新技术正日益受到国内外工业界的重视。铁磁性减振合金的减振机理是在外界的交变振动作用下, 组织中的磁畴壁发生非可逆性移动, 从而在应力和应变关系上出现滞后曲线, 造成能量耗散来形成对阻尼的衰减。磁畴壁移动的难易程度决定内耗的性能。这类合金的特点是应变振幅增大时, 内耗性能也随着提高, 直到出现峰值之后又逐渐降低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种在宽广应变振幅范围内具有高阻尼特性的铁基减振合金。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铁基减振合金，由如下重量百分数的组分组成：

Zr:1-5%, Al: 10-15%, Mn: 2-6%, Zn: 1-2 %, Si: 2-3 %, Hf: 1-2%, Fe为余量。

上述铁基减振合金的制备方法，包括如下步骤：将配好的原料放入真空感应炉内, 抽真空后采用氩气保护的方式将材料进行感应熔化；温度加热到1500-1600℃形成合金熔体并保温10分钟实现成份均匀化；浇铸温度为1550度, 等到完全凝固后, 开模取出铸件；最后将铸件进行热处理，热处理方法是在1000℃保温1个小时并炉冷到室温。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明采用合金化技术来控制合金中相种类和含量, 通过新型热处理方案来优化磁畴壁的大小和可动性。所得合金材料的阻尼性能在宽广的应变振幅范围内保持较为恒定的值。通过添加Zr来提高材料的来改善材料的磁学性能和力学性能, 通过添加Al来提高材料的耐腐蚀性能, 通过添加Mn和Zn来获得高的阻尼性能, 通过添加Si来提高材料的强度和耐磨性。通过加入适量的Hf来降低阻尼性能的应变振幅敏感性。本发明以铁合金为基础, 设计开发新型高强度高阻尼合金材料。按照本发明的技术方案, 材料可以达到如下性能:

(1) 材料比重在7.6 g/cm³左右。

(2) 屈服强度>320MPa, 抗拉强度>650MPa。

(3) 材料使用温度可达350度。

(4) 材料的比阻尼性能(SDC)>30%。

所得材料在宽广的温度(<300度)和大的应变振幅范围内阻尼性能能够保持较为恒定的值。

具体实施方式

实施例1:

一种铁基减振合金，该材料的成分按照重量百分比为 Zr:1.5%, Al: 12%, Mn: 3%, Zn: 1.2%, Si: 2.1%, Hf: 1.3%, Fe为余量，各组分之和为100%。该合金的制备方法为: 将配好的原料放入真空感应炉内, 抽真空后采用氩气保护的方式将材料进行感应熔化。温度加热到1600℃形成合金熔体并保温10分钟实现成份均匀化。浇铸温度为1550度, 等到完全凝固后, 开模取出铸件。材料的热处理工艺为: 在1000℃保温1个小时并炉冷到室温。所得材料的屈服强度为 360MPa, 抗拉强度为730MPa, 延伸率为23%,材料的比阻尼性能(SDC)>30%。

实施例2:

一种铁基减振合金，该材料的成分按照重量百分比为 Zr:1.9%, Al: 13%, Mn: 2%, Zn: 1.6%, Si: 2.4%, Hf: 1.6%, Fe为余量，各组分之和为100%。该合金的制备方法为: 将配好的原料放入真空感应炉内, 抽真空后采用氩气保护的方式将材料进行感应熔化。温度加热到1550℃形成合金熔体并保温10分钟实现成份均匀化。浇铸温度为1550度, 等到完全凝固后, 开模取出铸件。材料的热处理工艺为: 在1000℃保温1个小时并炉冷到室温。所得材料的屈服强度为 380MPa, 抗拉强度为760MPa, 延伸率为26%，材料的比阻尼性能(SDC)>30%。