论文摘要
阻尼合金是一种具有减振降噪特性的功能材料。在现有的几类阻尼合金中，Fe-Mn系阻尼合金不但强度较高、成本低，而且其阻尼性能随着应变振幅的增大而增加，可作为较大振动和冲击部件使用，应用前景非常好，因此在近年来引起国内外研究学者的广泛重视。本文采用真空熔炼技术制备了Fe-18Mn、Fe-17Mn-2Cr、Fe-16Mn-6Cr三种合金进行相关研究。采用JN-1型倒扭摆内耗仪测试了三种合金阻尼性能；利用NETZSCH DSC204型DSC测试其的相变点；利用Olympus光学显微镜、日本产JSM-5900LV型扫描电镜和H-700H型透射电子显微镜观察分析其显微组织；利用X射线衍射对合金进行物相分析；在3％NaCl溶液（人工海水）中对18-8不锈钢、Fe-18Mn、Fe-17Mn-2Cr和Fe-16Mn-6Cr进行腐蚀实验，并用失重法标定试样的耐腐蚀性。具体进行了如下研究：Fe-18Mn合金的对数衰减率几乎都是随扭转应变量的增加成近似线性增加，且在扭转应变为6×10-4时未出现峰值；随固溶温度的升高，Fe-18Mn合金的阻尼性能随之变好，1000℃时达到峰值。因为经1000℃固溶后，合金中ε马氏体的数量最多且片层最薄，阻尼源最多，所以阻尼性能最好。Fe-Mn合金经1000℃固溶处理后，再做深冷处理，提供了γ→ε继续转变的驱动力，使得残余γ奥氏体转变为ε马氏体，增加ε马氏体的数量，进一步提高了合金的阻尼性能。随Cr的加入Fe-Mn合金Ms点基本相当，因为加入合金元素Cr的同时降低了Mn含量；Fe-17Mn-2Cr和Fe-16Mn-6Cr的阻尼性能低于Fe-18Mn合金，但降低的不多，因为随Cr的加入会使Fe-Mn合金晶格发生畸变，对阻尼源有一定钉扎作用，阻碍阻尼源的运动；一定的变形会提高Fe-Mn-Cr合金的阻尼性能，在4％预变形量时，阻尼性能最好，因为4％变形应力诱发的ε马氏体对阻尼性能的提高远大于产生的位错对阻尼性能的负面影响；Fe-Mn合金中加入合金元素Cr，不但保持了很高的阻尼性能，还增加了合金的耐蚀性能，随Cr含量的增加耐蚀性愈好；Fe-Mn合金随Cr的加入，因固溶强化进而提高了抗拉强度，但对塑性影响很小。Fe-18Mn合金经ECAP后，因发生了真应变为0.67的大变形而丧失了阻尼性能，随退火温度的升高阻尼性能随之变好，至到900℃阻尼性能达到最好，对数衰减率比未ECAP试样提高近82％，且明显好于未ECAP。因为Fe-18Mn合金ECAP加900℃退火后，带状组织消失，高密度位错得到回复，ε马氏体片层比未经ECAP状态的更多更细小，γ／ε界面最平整，所以合金的阻尼性能显著增加。由此可见，ECAP是提高Fe-Mn合金阻尼性能的一种有效方法。