[发明专利]一种多元Fe-Al基阻尼合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多元Fe‑Al基阻尼合金及其制备方法，该阻尼合金包括如下质量百分比：Al 1～10％、Mo 0～10％、Cr 0～3％、Ti 0～1％、余量为Fe。制备方法包括：装料、真空、熔炼、精炼、合金化、浇铸、取料、固溶、塑性成型加工和退火处理。本发明通过特定的原料制得的高性能阻尼合金材料，其通过磁畴壁的不可逆移动而产生磁机械滞后，从而造成能量耗散。此合金具有机械性能好、耐高温、阻尼性能高、耐腐蚀性好、制备方法简单、价格低廉并且容易实施、应用前景广泛等特点。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及到一种多元Fe-Al基阻尼合金及其制备方法。

背景技术

在航空、航天、航海及轨道交通等领域均存在不同程度的噪声和振动，共振是机械制造行业中造成事故和损坏的主要因素之一。目前，随着大众的环保意识的增强，噪声和振动给人类带来身心健康上的危害日益增加。为此对如何减小噪声和振动的影响，迫切需得到解决。当前，主要有三种方法解决振动和噪声的问题：

1、零部件用具有高减振性能的阻尼合金来制造，利用阻尼特性将振动能耗散。通过此方法机械设备产生的振动可以从根本上减小，无须增加额外的装置，应用范围广且操作简单。例如，在汽车工程领域，通过增加汽车制动系统的阻尼，防止制动盘等零部件和制动背板发生共振，从而制动啸叫声的产生几率降低。

2、对构件结构进行改进，构件尺寸加以放大，将其设计得足够庞大和坚固来降低振幅。但是由于设备尺寸的增大，导致成本大幅增加。例如，在轨道交通领域，日本新干线将制动盘冷却片形状加以改进，从而减弱制动系统发生气动噪声，达到了9dB效果。

3、在振动源上加设减振装置，如阻尼器、减振片等，在传播途径中就将振动耗散掉。然而系统的复杂性也会随之增加，具有一定的使用限制。例如，在船舶和矿山领域，通过调整摩擦系数，使制动系统可能发生尖叫噪声的频率个数减少。

在制动系统中安装消声器件来降低系统的高频啸叫声是一种降低制动噪声的方法。这些产品主要由高分子材料制得，例如，PS消声器(聚苯乙烯)。从实验的效果看，噪声和振动可得到有效抑制。该类产品在水处理、流体机械、化工、电力等行业都有应用。

上述高分子阻尼材料消声器系统，在一些特殊工况条件下(例如航天、海航领域或燃气涡轮发动机)，因制动速度过高，极端的工作环境，产生热量过高，导致其结构分子分解和出现老化，阻尼特性维持不到25％，难以满足服役要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种多元Fe-Al基阻尼合金及其制备方法，可以增大制动摩擦系统的阻尼特性，降低交通、船舶和矿山等制动系统产生的高频振动和噪声。

为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种多元Fe-Al基阻尼合金，包括以下质量百分比组分：Al 1～10％、Mo 0～10％、Cr 0～3％、Ti 0～1％、余量为Fe。

优选的，包括以下质量百分比组分：Al 8.47％、Mo 3.98％、Cr 2.05％、Ti0.85％、Fe 84.65％。

一种多元Fe-Al基阻尼合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将各原料称取后于真空环境中升温至1500～1700℃后熔炼；

(2)将步骤(1)熔炼后得到的物质于1500～1600℃条件下精炼，精炼后进行合金化；

(3)将合金化的物质于惰性气体保护下进行浇铸，并静置20～30min，得到铸锭；

(4)将铸锭于800～1150℃温度下进行固溶处理1～12h后，再依次进行开坯和锻造处理；

(5)将锻造后的合金退火，然后空冷至室温，即得。

进一步地，步骤(1)中真空环境为功率18～30kw的真空感应炉，熔炼的时间为20～40min。