[发明专利]含Nb铁锰基阻尼合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种阻尼合金，具体地说是一种含Nb铁锰基高强高阻尼合金。本发明涉及的是一种阻尼合金的制备方法。

背景技术

阻尼合金又称为减振合金，是一种能够将机械振动能转化为热能而耗散掉的新型金属功能材料，所具有的这种性能被称为阻尼或内耗。阻尼合金不仅阻尼性能好，而且机械强度高，因此可以直接作为结构材料使用。采用阻尼合金制造的各类振动源构件可以从根本上有效地减轻振动，降低噪声。表征材料阻尼性能的物理参数主要有比阻尼SDC、阻尼损耗因子tanδ、对数衰减率δ和内耗值Q^-1，一般认为SDC大于20％或tanδ超过0.03的合金即为高阻尼合金。

与其它非铁基阻尼合金比如Mn-Cu基、Ni-Ti基和Mg基合金等相比，Fe-Mn基合金具有抗拉强度高、阻尼值随应变振幅的增加而明显提高的优点，非常适合制作承受较大振动和冲击的机械设备与零部件，同时该合金的机械加工性能优良、成本低廉，有利于大规模的工业化应用。

对于Fe-Mn二元合金，韩国的Seung-Han Baik等人在期刊上发表的论文“Fe-Mn martensitic alloys for control of noise and vibration in engineering applications，Materials Science and Engineering A 438-440(2006)1101-1105”报道了Mn含量17％的Fe-17Mn合金的阻尼性能最好(比阻尼SDC达到30％)，且具有良好的力学性能(抗拉强度>700MPa)。采用Fe-17Mn合金制作的减速器箱体所产生的噪声声压级比GC20铸铁制作的箱体降低了5分贝。Seung-Han Baik等人为此申请了美国专利(US5290372、US5634990和US5891388)。但Fe-17Mn合金的阻尼值相比上述非铁基阻尼合金还是比较低，另外高阻尼的温度区间较窄，限制了其应用范围。为了改善这些缺点，人们尝试采用合金化的方法，但对阻尼性能的改善效果并不理想。比如，文献1“Effect of nitrogen on damping,mechanical and corrosive properties of Fe-Mn alloys，Materials Science and Engineering A 338(2002)213-218”发现添加N元素虽然改善了力学性能，但降低了阻尼性能。文献2“Effects of alloying elements on martensitic transformation behavior and damping capacity in Fe-17Mn alloy，Materials Science and Engineering A 378(2004)323-327”报道了C元素会减少γ/ε的界面面积同时抑制γ/ε界面的移动性，因此明显恶化阻尼性能。文献3“Fe-Mn合金阻尼性能的研究，丁胜，四川大学硕士学位论文”报道了Cr元素的影响，发现Cr加入虽然提高了耐腐蚀性，但使Fe-Mn合金的晶格发生畸变，略微降低阻尼性能。

经文献检索，目前对Fe-Mn阻尼合金的添加元素主要有C、N、Ti、Co、Ni和Cr，但都没有明显改善合金的阻尼性能。经文献检索未发现与本发明材料具有相同的组成成分，亦未发现与本发明相同的制备方法的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻尼性能优良，抗拉强度高，高阻尼温度区间宽的含Nb铁锰基阻尼合金。本发明的目的还在于提供一种含Nb铁锰基阻尼合金的制备方法。

本发明的含Nb铁锰基阻尼合金由质量分数为17％的Mn、0.1～1％的Nb和余量的Fe组成，且各组分的质量分数之和为100％。

本发明的含Nb铁锰基阻尼合金的优选之一为由质量分数为17％的Mn、0.1％的Nb和余量的Fe组成。

本发明的含Nb铁锰基阻尼合金的优选之二为由质量分数为17％的Mn、0.5％的Nb和余量的Fe组成。

本发明的含Nb铁锰基阻尼合金的优选之三为由质量分数为17％的Mn、1％的Nb和余量的Fe组成。

本发明的含Nb铁锰基阻尼合金的制备方法为：

(1)按照质量分数为17％的Mn、0.1～1％的Nb和余量的Fe比例称取纯度为99.99％的Fe、纯度为99.9％的Mn和纯度为99.95％的Nb；