Fe-Mn基减振合金阻尼性能的研究

摘要

为了提高Fe-Mn合金的阻尼性能和力学性能。采用中频感应电炉熔炼制备了Fe-Mn阻尼合金。设计了不同成分的Mn含量（Fe-11Mn、Fe-15Mn、Fe-18Mn）以及添加第三方C、Al、Nb元素（Fe-16Mn-0.6C、Fe-16Mn-0.6C-1.5Al、Fe-16Mn-0.6C-1.5Al-0.005Nb），利用多功能内耗仪、X射线衍射技术（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、光学显微镜、GXL-42-Q高温箱式气氛炉、HBRV-187.5型电动布络维硬度计、MTSLandmark材料测试系统等，并对合金的微观形貌、物相组成、阻尼机制、拉伸断口等进行了分析。深入探讨其阻尼行为及产生机制，为其进一步的工程应用研究作好预研，并对后期研究奠定理论基础。 研究在Fe-xMn合金中不同成分Mn含量对马氏体的形态与数量的影响。随着Mn含量的升高，马氏体含量逐渐增加。合金的内耗值也随着应变振幅的增加呈现增加趋势。同时还研究了在不同Mn含量的Fe-xMn合金中，应力随应变的变化关系。得出Fe-18Mn的应力随应变的增加而增加的速度最快，其次，Fe-15Mn的应力随应变的增加而增加的速度相对较快，而Fe-11Mn的应力随应变的增加速度较慢、应变范围较窄塑性较差；通过合金的断口形貌分析可知，合金的室温拉伸的断口显微形貌中均出现了大量的韧窝，且随着Mn含量的增多，韧窝深度逐渐变浅。 研究加入C、Al、Nb元素对合金性能的影响。合金中加入Nb元素后，Fe-Mn合金淬火组织明显细化，促使基体形核核心变多，板条马氏体片层数量增多、间距变薄厚度约1-2μm。同时其抗拉强度和屈服强度比加入C元素时有提升，但是延伸率相比未加入Al元素的合金下降。由此可知，适当的增加Nb元素含量可以提高合金的力学性能。

目录

第1章 绪论

1.1 阻尼合金

1.2 阻尼合金的机制、分类和性能特点

1.2.1 阻尼合金机制分类

1.2.2 阻尼合金的分类

1.2.3 阻尼合金的性能特点

1.3 阻尼合金的表征及测量方法

1.3.1 内耗（Q-1）

1.3.2 比阻尼性能（SDC）

1.3.3 损失因数(tanφ)

1.3.4 对数衰减率(δ)

1.4 Fe-Mn合金概述

1.4.1 铁锰合金发展现状

1.4.2 Fe-Mn合金的阻尼机理

1.4.3 Fe-Mn合金的阻尼测试方法

1.4.4 Fe-Mn阻尼合金的应用

1.5 选题意义、研究内容及技术路线

1.5.1 选题背景及意义

1.5.2 研究内容

1.5.3 技术路线

第2章Fe-Mn 合金的相变及热力学理论计算

2.1 Fe-Mn合金相图

2.2 Fe-Mn合金凝固过程中金属结晶的热力学分析

2.3 Fe-Mn合金中马氏体转变的热力学分析

第3章 实验材料与研究方法

3.1 材料成分设计及实验原料

3.2 合金熔炼及试样制备

3.2.1 中频感应炉合金熔炼

3.2.2 试样制备

3.3 热处理工艺

3.3.1 固溶处理工艺

3.3.2 动态热模拟相变仪

3.4 性能测试

3.4.1 阻尼性能测试

3.4.2 力学性能测试

3.5 显微组织及微观分析

3.5.1 光学显微镜（OM）分析

3.5.2 X射线衍射仪（XRD）分析

3.5.3 扫描电子显微镜（SEM）分析

3.5.4 拉伸断口形貌分析

第4章 固溶处理工艺Fe-Mn阻尼合金性能的影响

4.1 实验结果

4.1.1 XRD图谱

4.1.2 显微组织

4.1.3 Fe-Mn系合金阻尼性能的分析

4.1.4 Fe-Mn系合金力学性能的分析

4.1.5 Fe-Mn系合金显微断口分析

4.1.6 Fe-Mn系合金显微硬度分析

4.2 本章小结

第5章 C、Al、Nb元素对Fe-Mn阻尼合金性能的影响

5.1 实验结果

5.1.1 XRD图谱

5.1.2 显微组织

5.1.3 Fe-Mn系合金阻尼性能的分析

5.1.4 Fe-Mn系合金力学性能的分析

5.1.5 Fe-Mn系合金显微断口分析

5.1.6 Fe-Mn系合金显微硬度分析

5.2 本章小结

第6章 结论

展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表论文情况

参与科研项目

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