专利名称：：一种Fe-Cr-Mo基耐蚀高阻尼合金的制作方法
技术领域：
：本发明涉及Fe-Cr-Mo基高阻尼合金耐蚀性能的改善技术，具体地说是一种Fe-Cr-Mo-Ti耐蚀高阻尼合金，通过在Fe-Cr-Mo高阻尼合金中添加少量Ti元素，经一定的热处理制度改善合金的显微组织，在不降低合金阻尼性能的前提下，提高合金的耐蚀性能。
背景技术：
：随着社会的发展和人类文明的进步，人们对周边的噪音环i竟要求越来越高；而随着工业^S程的高度发展以及^^输行业高速度强动力的M发展，机械部件产生的振动和噪音己严重危害人们的生活质量、仪器的精密度和设备的使用寿命。同时，在国防和航空航天
技术领域：
内，减振降噪显得十分重要。因此，减少机械振动降低设备噪音已经成为工业界和禾根界日益关心的课题，寻找更有效的减振降噪方法也成了科研工作者的研究课题之一。通常人们采用的减振降噪方法有①增加质量提高刚性，减小振动振幅；②改变构件的固有振动，避免发生共振；③设计阻尼器件，利用流体的粘性或固体摩少振动；④采用高阻尼材料制作振源构建，该方法不会增加构件本身的质量而强度不减，同时还具剤艮好的减振降噪效果。通常高阻尼合金具有好的力学性能和较强的抗腐蚀性能，在较高温度下也能保持较好的阻尼性能。目前，在航空航天、交贩输等许多行业，高阻尼合金已越来越多地被用作各种结构部件。Fe-Cr系合金作为高阻尼合金很早就得到了研究，不仅具有高阻尼性能、价格低廉、力学性能好、较强的耐蚀性能等优点，而且该合金在低于40(TC仍具有良好的阻尼性能，其阻尼性能不随振动频率变化而变化，作为一种减振降噪的结构材料在许多工程上得到了应用。其中，Fe-Cr-Mo合金不仅具有高阻尼性能，还具有较好的耐蚀性能，但在某^^寺殊使用环境中，其耐蚀性能并不理想，这大大限制了其应用。因此，能否开发一种具有强耐蚀性的高阻尼Fe-Cr-Mo合金成为Fe-Cr系高阻尼合金的研究热点。
发明内容本发明的目的是提供一种耐蚀性能好、强度高、阻尼性能高的Fe-Cr-Mo系减振合金。本发明的技术方案是本发明提供了一种耐蚀高阻尼合金，在Fe-Cr-Mo高阻尼合金中添加少量的Ti元素。本发明耐蚀高阻尼合金中，Ti的加入量最好在0.8-1.0wt。/。。其它元素的含量可以为Cr12-13wt%，Mo2-3wt%，铁余量。所述耐蚀高阻尼合金的制备方法，根据合金成分配比，取工业纯铁和99.9wt%的Cr、Mo、Tl金属原料，采用真空感应炉熔炼，经过浇铸、锻造后采用适当的热处理制度改善合金的性能，使合金的晶界碳化物减少，不仅不会降低合金的阻尼性能，而且可明显提高合金的耐蚀性能。本发明耐蚀高阻尼合金浇铸后，在1100士1(TC开锻，终锻温度为900士10。C;锻造后进行热处理，在1100士l(TC下保温lh，炉冷至室温。本发明以Fe-Cr-Mo高阻尼合金为基体，设计开发新的耐蚀高阻尼合金。新合金的设计应根据合金的阻尼机制，采取适当的措施，不仅可以提高合金的耐蚀性能，且不影响合金的高阻尼性能。Fe-Cr-Mo合金属于铁磁型阻尼合金，高阻尼来源于应力诱导下合金内磁畴壁的不可逆运动，可见磁畴壁的可动性是影响铁磁合金阻尼性能的关键。一般而言，要获得高阻尼性能，合金需经过高温再结晶退火处理，以消除空位和位错等缺陷引起的内应力对磁畴壁运动的影响。但高温退火往往导致富Cr碳化物(Cr23C6)在晶界析出，Cr23C6的析出会在晶界附近产生贫Cr区，从而降低了合金的耐蚀性能。研究发现，晶界碳化物的析出对合金阻尼性能不利，碳化物析出越少，合金阻尼性能越好。因此，减少晶界0^6的析出不4观提高耐蚀性能有利，而且不会降低合金的阻尼性能。为了提高Fe-Cr-Mo减振合金的耐蚀性能，根据上述阻尼和耐蚀机理，本发明采取了以下几个措施1、釆用锻造工艺制备合金，以提高合金的力学性能并消除铸件中的疏松、气孔、偏析等铸造缺陷，减少对磁畴壁的阻碍作用，以提高合金的阻尼性能。2、向合金中添加少量的钛元素，钛是强碳化物形成元素，添加到Fe-Cr系合金中会在晶内优先形成钛的碳化物，从而抑制晶界Cr23C6的析出，提高合金的耐蚀性能，同时减少了晶界析出相的数量不会降低合金的阻尼性能。3、通过调整热处理工艺，适当粗化合金组织，消除合金内应力，使得钛的碳化物在晶内析出，减少晶界碳化物的数量。本发明的优点在于1、本发明冶炼加工方法简单，生产成本低。2、本发明明显提高了合金的耐蚀性能，合金的点蚀实验表明(见图2)，本发明Fe-Cr-Mo-Ti合金的损失质量分数为11%，大大低于Fe-Cr-Mo合金的37%，可见其耐蚀性能得到明显提高。3、本发明在提高耐蚀性能的同时，合金的阻尼性能不会降低。采用动态机械分析仪(DMA)测量得至啲合金阻尼结果表明(见图3)，Ti元素的添加并没有降低合金的阻尼性能，应变振幅￡^).02%时，Fe-Cr-MoH合金的阻尼性能可达0.017，与Fe-Cr-Mo合金的阻尼性能相当(见表l)。4、本发明合金还具有优良的力学性能，在40(TC下仍具有较好的阻尼性能，而且不受振动频率的限制，这是除Fe-Cr系阻尼合金以外的阻尼合金所不具备的。图1(a)-(b)为经高温退火热处理后合金的晶界碳化物扫描电镜(SEM)照片。其中，(a)Fe-Cr-Mo合金晶界碳化物SEM图(20000x);(b)Fe-Cr-Mo-Ti合金晶界碳化物SEM图(5000x)。图2为添加Tl元素前后，Fe-Cr-Mo合金的点蚀损失质量分比图。图3为添力口Ti元素前后，Fe-Cr-Mo合金阻尼-应变振幅曲线对比图。具体实駄式采用工业纯铁和99.9%的高纯金属Cr、Mo金属为原材料，添加少量Ti金属，合金成分及阻尼性能见表1。采用真空感应炉熔炼合金，通过以下途径提高合金的耐蚀性能并保持高阻尼性能采用锻造工艺加工，减少合金中的疏松、气孔、偏析等缺陷，以减少X寸磁畴壁运动的阻碍。对于未添加Ti的合金，经过1100±l(TC退火lh，随后炉冷得到全是铁素体组织的Fe-Cr-Mo合金，该合金的阻尼性能为0.017(e=0.02%)。晶界处有许多碳化物析出(如图la)，过多碳化物的析出会在晶界附近产生贫Cr区，降低合金的耐蚀性能，其点蚀损失质量分数达37%。添加适量Ti后，由于Ti是强碳化物形成元素，在晶内优先形成Ti的碳化物，这样就减少了碳化物在晶界析出(如图lb)，晶界贫Cr区同时也减少，明显提高了5合金的耐蚀性能，其点蚀损失质量分数只有11%,合金的阻尼性能为0.017(￡=0.02%)，可见合金的耐蚀性能得到明显提高，但并不会降低合金的阻尼性能。_表1Fe-Cr-Mo系合金的化学成分及阻尼性能_<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>冶炼工艺操作步骤如下:1)首先，将工业纯铁，99.9%的&、Mo和Ti加入到真空熔炼炉中，严格控制微量元素O、H、N等的含量，待金属全部熔化后浇铸成型，完全凝固，待冷却后开模取出铸件合金。2)去除铸件的冒口区，然后在1100士1(TC开锻，终锻温度为900士10。C，合金的变形量在60%左右。采用锻造工艺，可以减少铸件中的疏松、气L、偏析等缺陷，M^、对磁畴壁运动的阻碍作用。热处理工艺如下合金随炉升温至1100士10。C下保温lh，然后随炉冷却至室温。在高温下退火可以有效地去除合金内位错、空位等缺陷，高温下保温一段时间后随炉冷却，可以使Tl元素在晶内充分形成碳化物，以减少碳化物在晶界处的析出。阻尼性能观赋如下在TAQ800型DMA上进行，采用双悬臂振动模式测量合金阻尼性能(01)随应变振幅(。的变化。振动频率为lHz，测量温度为35°C，￡变化范围为3xlO义6x104。点蚀测试步骤如下按照ASTMG48-00-A标)fiS行，试样尺寸为30mmx8mmx2mm，磨制好的试样放置在恒温23°C的6%FeCl3溶柯M浸泡72h，采用电子天平X寸实验前后试样的质量进行测量，点蚀损失质量分数(w)按下式计算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中^、附2分别为点蚀实验前、后试样的质量。图2为添加Ti前后合金的点蚀损，量分M比图，由图可见，添加Ti后合金的耐蚀性能提高了近3倍。图3为Fe-Cr-Mo与Fe-OMo-Ti合金阻尼应变振幅曲线，由图可见，添加合金元素Ti后，合金的阻尼性能基本没受到影响。实施例结果表明，本发明以Fe-Cr-Mo合金为基，通过添加少量的Ti元素，经真空熔炼、锻造、热处理等工艺，减少晶界碳化物的数量，有效地减少了晶界附近、晶内的贫铬区，明显提高了合金耐蚀性能，同时不降低合金的阻尼性能。本发明耐蚀高阻尼合金具有与普通奥氏体不锈钢相当的力学性能、使用温度范围宽、成本低以及强耐腐蚀性能等优良的综合性能，可作为高阻尼结构材料加以开发利用。权利要求1、一种Fe-Cr-Mo基耐蚀高阻尼合金，其特征在于在高阻尼Fe-Cr-Mo合金中添加少量的Ti元素，添加的Ti元素含量为0.8-1.0wt％。2、按照权利要求1所述的耐蚀高阻尼合金，其特征在于，所述合金的成分如下Crl2-13wt%，Mo2-3wt%，TI0.8-1.0wt%，铁余量。全文摘要本发明涉及Fe-Cr-Mo阻尼合金的耐蚀性能改善技术，具体地说是一种Fe-Cr-Mo-Ti耐蚀高阻尼合金。本发明以Fe-Cr-Mo合金为基，通过添加少量的Ti元素，经真空熔炼、锻造、热处理等工艺，减少晶界碳化物的数量，有效地减少了晶界附近、晶内的贫铬区，明显提高了合金耐蚀性能，同时不降低合金的阻尼性能。本发明耐蚀高阻尼合金采用真空感应熔炼方法进行熔炼，浇铸后在1100±10℃开锻，终锻温度为900±10℃。热处理工艺1100±10℃保温1h，炉冷至室温。本发明耐蚀高阻尼合金具有与普通奥氏体不锈钢相当的力学性能、使用温度范围宽、成本低以及强耐腐蚀性能等优良的综合性能，可作为高阻尼结构材料加以开发利用。文档编号C22C38/28GK101532114SQ20091001105公开日2009年9月16日申请日期2009年4月7日优先权日2009年4月7日发明者波张,戎利建,李依依,李秀艳,胡小锋申请人:中国科学院金属研究所