技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬合金技術(shù)，具體地說，涉及一種高阻尼合金的添加劑。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展日新月異，各類機(jī)械的數(shù)量和種類都朝著大功率和高速方向發(fā)展。但是機(jī)械在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音問題越來越突出，并引起了相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。振動(dòng)和噪音不僅可以降低設(shè)備的使用壽命，還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行噪聲污染，嚴(yán)重?fù)p害人民的身心健康。在交通，能源，通訊和電力等領(lǐng)域，控制振動(dòng)和減少噪音已經(jīng)成為亟待解決的工程問題。機(jī)械噪音的治理不僅是勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)工作中的緊迫任務(wù)，也是提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的重要解決方案。

傳統(tǒng)的隔聲和吸聲等解決方案，增加裝備的空間和重量。減振降噪的最新發(fā)展趨勢(shì)在源頭處入手。將產(chǎn)生振動(dòng)和噪音的部件用能夠吸收振動(dòng)并將振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換為熱能的材料制成，就可以將機(jī)械振動(dòng)控制在剛產(chǎn)生之后，達(dá)到減振降噪的效果。近年來發(fā)展迅速的高阻尼合金就是這類能吸收振動(dòng)能量的材料。在眾多類別的阻尼合金中，F(xiàn)e-Mn基合金因?yàn)槠鋬?nèi)耗性能好，強(qiáng)度高，價(jià)格低等特點(diǎn)在航空航天，石油化工，交通運(yùn)輸和能源等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。隨著Fe-Mn基高阻尼合金的產(chǎn)業(yè)化成熟度進(jìn)一步提升，該類合金的應(yīng)用領(lǐng)域有望進(jìn)一步提高。

Fe-Mn高阻尼合金的成分是17wt%Mn，83wt%Fe，感應(yīng)熔煉后通過隨后的均勻化和淬火形成馬氏體結(jié)構(gòu)得到高阻尼特性。盡管Fe-Mn高阻尼合金具有強(qiáng)度高(屈服強(qiáng)度：350MPa，抗拉強(qiáng)度700MPa，延伸率38%)，阻尼性能好（SDC>30%），成本低的特點(diǎn)。但是該類合金在航海，軍事等腐蝕性或者極端環(huán)境下使用中，其耐蝕性能不夠理想而限制了進(jìn)一步的應(yīng)用和推廣。這主要是由于Fe和Mn都不具有好的耐腐蝕性能，電極電位比價(jià)低，F(xiàn)e—Mn高阻尼合金的耐腐蝕性能和純鐵在一個(gè)水平，在常見的潮濕環(huán)境下很容易以極快的速度發(fā)生氧化。這種腐蝕破壞，不僅能降低合金的力學(xué)性能，使得整個(gè)構(gòu)架不能經(jīng)受大量級(jí)的振動(dòng)和沖擊載荷作用，產(chǎn)生的破壞作用非常明顯。另外，由于強(qiáng)烈的海洋氣氛腐蝕，使得用該類合金建造的海洋平臺(tái)在很短的時(shí)間內(nèi)，小于2年，破壞明顯，補(bǔ)建或者重建花費(fèi)巨大。

如何提高Fe-Mn基高阻尼的抗腐蝕性能，同時(shí)維持現(xiàn)有的力學(xué)性能和阻尼性能是當(dāng)前阻尼合金設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一個(gè)重要工程問題。本專利提供了一種用于Fe-Mn基高阻尼合金冶煉時(shí)的添加劑，該添加劑的使用可以使得Fe-Mn基高阻尼合金的腐蝕速度在海洋環(huán)境下降低10多倍，有效地提高了該類阻尼合金的服役壽命。通過和陰極保護(hù)等其它防腐蝕手段結(jié)合起來，可以使得使用壽命提高到10年以上。在不久的將來，隨著減震降噪領(lǐng)域更多工程應(yīng)用拓展，F(xiàn)e-Mn基高阻尼合金必將在更多的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能提高Fe-Mn基高阻尼合金耐腐蝕性能的添加劑及其使用方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種具有提高Fe-Mn基高阻尼合金耐腐蝕性能的添加劑，由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：Ni: 1-5%, Co: 2-3%, Sc: 0.2-1.2%, Hf: 0.2-0.4%, Eu: 0.1-0.3%, Yb: 0.2-0.3%,余量為Al。

上述添加劑的使用方法，包括如下步驟：在熔煉Fe-Mn高阻尼合金時(shí)（Mn：17wt%，F(xiàn)e：83wt%），取重量百分比占Fe-Mn合金4-12%的添加劑，在感應(yīng)熔煉時(shí)添加到Fe-Mn熔體內(nèi)，充分保溫?cái)嚢杈鶆蚝蟛捎盟滂F?；蛘咚Ａ＞邼茶T。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

（1）本發(fā)明提供的用于Fe-Mn高阻尼合金冶煉用的添加劑，當(dāng)用于制備Fe-Mn高阻尼合金時(shí)，該添加劑及其工藝在保證現(xiàn)有Fe-Mn基高阻尼合金阻尼性能和力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，將合金耐腐蝕性能提高了10多倍，使用壽命達(dá)到了10年以上，生產(chǎn)的棒材可以大規(guī)模的應(yīng)用于海洋性或極端性環(huán)境且需要減振的場(chǎng)合。

（2）該添加劑和合金冶煉加工方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本比較低便于工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用。

（3）本發(fā)明可用于制造在使用溫度為100度以下，應(yīng)變振幅低于5×10^-3的結(jié)構(gòu)件并具有極其顯著的減振和耐蝕性能.

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種Fe-Mn基高阻尼合金添加劑，其重量百分?jǐn)?shù)為： Ni: 1.4%, Co: 2.5%, Sc: 0.3%, Hf: 0.2%, Eu: 0.1%, Yb: 0.3%,余量為Al。該添加劑的使用方法為：按照Fe-Mn合金配料（Mn：17wt%，F(xiàn)e：83wt%），采用感應(yīng)電爐并用冰晶石坩堝，在氬氣保護(hù)的環(huán)境下感應(yīng)熔煉。在溫度1680℃保溫10分鐘，然后放入重量為Fe-Mn合金原料6%的添加劑并保溫均勻感應(yīng)攪拌10分鐘，然后在氬氣保護(hù)的環(huán)境下澆鑄(水冷鐵?；蛘咚Ａ＞?。隨后的加工和熱處理制度為：澆鑄棒在1100℃均勻化保溫12個(gè)小時(shí)，隨后在900℃下旋鍛成需要直徑棒材(直徑小于40mm)。將棒材加熱到1100℃，保溫20分鐘，然后水淬得到馬氏體組織。該合金在室溫下服役壽命使用超過10年時(shí)間。

實(shí)施例2

一種Fe-Mn基高阻尼合金添加劑，其重量百分?jǐn)?shù)為：Ni: 2.0%, Co: 2.2%, Sc: 0.26%, Hf: 0.3%, Eu: 0.2%, Yb: 0.25%,余量為Al。該添加劑的使用方法為：按照Fe-Mn合金配料（Mn：17wt%，F(xiàn)e：83wt%），采用感應(yīng)電爐并用冰晶石坩堝，在氬氣保護(hù)的環(huán)境下感應(yīng)熔煉。在溫度1690℃保溫10分鐘，然后放入重量為Fe-Mn合金原料9%的添加劑并保溫均勻感應(yīng)攪拌10分鐘，然后在氬氣保護(hù)的環(huán)境下澆鑄(水冷鐵?；蛘咚Ａ＞?。隨后的加工和熱處理制度為：澆注棒在1100℃均勻化保溫12個(gè)小時(shí)，隨后在900℃下旋鍛成需要直徑棒材(直徑小于40mm)。將棒材加熱到1100℃，保溫20分鐘，然后水淬得到馬氏體組織。該合金在室溫下服役壽命使用超過10年時(shí)間。

實(shí)施例3

一種Fe-Mn基高阻尼合金添加劑，其重量百分?jǐn)?shù)為：Ni: 4.5%, Co: 2.6%, Sc: 0.6%, Hf: 0.3%, Eu: 0.26%, Yb: 0.24%,余量為Al。該添加劑的使用方法為：按照Fe-Mn合金配料（Mn：17wt%，F(xiàn)e：83wt%），采用感應(yīng)電爐并用冰晶石坩堝，在氬氣保護(hù)的環(huán)境下感應(yīng)熔煉。在溫度1660℃保溫10分鐘，然后放入重量為Fe-Mn合金原料10%的添加劑并保溫均勻感應(yīng)攪拌10分鐘，然后在氬氣保護(hù)的環(huán)境下澆鑄(水冷鐵?；蛘咚Ａ＞?。隨后的加工和熱處理制度為：澆注棒在1100℃均勻化保溫12個(gè)小時(shí)，隨后在900℃下旋鍛成需要直徑棒材(直徑小于40mm)。將棒材加熱到1100℃，保溫20分鐘，然后水淬得到馬氏體組織。該合金在室溫下服役壽命使用超過10年時(shí)間。